RU2780617C1 - Rail - Google Patents

Rail Download PDF

Info

Publication number
RU2780617C1
RU2780617C1 RU2021126575A RU2021126575A RU2780617C1 RU 2780617 C1 RU2780617 C1 RU 2780617C1 RU 2021126575 A RU2021126575 A RU 2021126575A RU 2021126575 A RU2021126575 A RU 2021126575A RU 2780617 C1 RU2780617 C1 RU 2780617C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rail
hardness
cross
section
less
Prior art date
Application number
RU2021126575A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Масахару УЕДА
Терухиса МИЯДЗАКИ
Такуя ТАНАХАСИ
Юсуке МАЕДА
Original Assignee
Ниппон Стил Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ниппон Стил Корпорейшн filed Critical Ниппон Стил Корпорейшн
Application granted granted Critical
Publication of RU2780617C1 publication Critical patent/RU2780617C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to a rail used on freight railways. The rail is made of steel, including, wt. %: C 0.75-1.20, Si 0.10-2.00, Mn 0.10-2.00, Cr 0-2,00, Mo 0-0,50, Co 0-1,00, B 0-0,0050, Cu 0-1,00, Ni 0-1,00, V 0-0,50, Nb 0-0,050, Ti 0-0,0500, Mg 0-0,0200, Ca 0-0,0200, REM 0-0,0500, Zr 0-0,0200, N 0-0,0200, Al 0-1,00, P 0.0250 or less, S 0.0250 or less and a residue of iron and impurities in which 90% of the area or more of the metallographic structure in the cross section of the rail neck part is a perlite structure. The minimum hardness value in the cross section of the rail neck part is 300 or more HV, the difference between the maximum and the minimum hardness values in the cross section of the rail neck part is 40 or less HV. The specified cross-section of the part of the rail neck represents an area in the range of +/-15 mm in the up-down direction of the rail from the midline between the upper part of the rail and the lower part of the rail, and the mentioned hardness was measured with a Vickers hardness tester with a load of 98 H, while the recesses were continuously performed in the direction of the thickness of the part of the rail neck in a row with a step of 1.0 mm, in this case, the starting point of continuous indentation is the position at a depth of 1.0 mm from the outer surface of the part of the rail neck, and the hardness measurement was performed on at least five lines.
EFFECT: suppression of fatigue damage arising from a part of the rail neck is provided, rail has a high resistance to fatigue failure.
3 cl, 5 dwg, 4 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

[0001][0001]

Настоящее изобретение относится к рельсу, который используется на грузовых железных дорогах и имеет превосходную стойкость к повреждениям. The present invention relates to a rail which is used in freight railways and has excellent damage resistance.

Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2019-048809, поданной 15 марта 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.Priority is claimed from Japanese Patent Application No. 2019-048809, filed March 15, 2019, the contents of which are hereby incorporated by reference.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

[0002][0002]

В процессе экономического развития разрабатываются новые природные ресурсы, такие как уголь. В частности, добыча природных ресурсов ускорилась в слаборазвитых регионах с суровой природной средой. Наряду с этим, среда вокруг железнодорожных путей, используемых для транспортировки ресурсов, стала значительно более суровой. По этой причине рельсы теперь должны обладать большим сопротивлением износу, чем когда-либо ранее. Отсюда возникает потребность в разработке рельсов с улучшенным сопротивлением износу.In the process of economic development, new natural resources such as coal are developed. In particular, the extraction of natural resources has accelerated in underdeveloped regions with harsh natural environments. Along with this, the environment around the railroad tracks used to transport resources has become much harsher. For this reason, rails must now have greater wear resistance than ever before. Hence there is a need to develop rails with improved wear resistance.

[0003][0003]

В дополнение к этому, в последние годы железнодорожный транспорт стал более нагруженным, и усталостное повреждение может происходить от части шейки рельса. По этой причине для дальнейшего увеличения срока службы рельса существует потребность в улучшении сопротивления усталостному повреждению части шейки рельса в дополнение к улучшению износостойкости части головки. Такая потребность особенно важна для рельсов, используемых на кривых путях. В случае кривого пути из недавних исследований ясно, что, поскольку напряжение по направлению к внешней стороне кривой прикладывается к части головки рельса, вызывая изгибающее напряжение, прикладываемое к части шейки рельса, усталостное повреждение может возникать от части шейки в качестве исходной точки.In addition, in recent years, rail traffic has become more stressed, and fatigue damage can occur from the neck part of the rail. For this reason, in order to further increase the service life of the rail, there is a need to improve the fatigue damage resistance of the rail neck part in addition to improving the wear resistance of the head part. This need is especially important for rails used on curved tracks. In the case of a curved track, it is clear from recent studies that since the stress towards the outside of the curve is applied to the rail head part, causing a bending stress to be applied to the rail neck part, fatigue damage may occur from the neck part as the starting point.

[0004][0004]

Для того, чтобы улучшить сопротивление рельсовой стали износу, были разработаны высокопрочные рельсы, описанные, например, в Патентных документах 1 и 2. Основными особенностями этих рельсов для повышения износостойкости являются повышение твердости стали за счет уменьшения расстояния между пластинками перлита в части головки рельса с помощью термической обработки, или увеличение объемной доли цементита в пластинках перлита части головки рельса за счет увеличения количества углерода в стали.In order to improve the wear resistance of rail steel, high-strength rails have been developed as described in Patent Documents 1 and 2, for example. heat treatment, or an increase in the volume fraction of cementite in the pearlite plates of the rail head part due to an increase in the amount of carbon in the steel.

[0005][0005]

Патентный документ 1 раскрывает, что рельс, имеющий превосходную износостойкость, может быть получен путем выполнения ускоренного охлаждения части головки рельса, которая прокатывается или повторно нагревается, со скоростью охлаждения 1-4°C/с от диапазона температур аустенита до диапазона 850-500°C.Patent Document 1 discloses that a rail having excellent wear resistance can be obtained by performing accelerated cooling of a portion of the rail head that is rolled or reheated at a cooling rate of 1-4°C/s from an austenite temperature range to a range of 850-500°C. .

[0006][0006]

В дополнение к этому, Патентный документ 2 раскрывает, что рельс, имеющий превосходную износостойкость, может быть получен путем увеличения объемной доли цементита в пластинках структуры перлита части головки рельса с использованием заэвтектоидной стали (C: больше чем 0,85% и 1,20% или меньше).In addition, Patent Document 2 discloses that a rail having excellent wear resistance can be obtained by increasing the volume fraction of cementite in the pearlite structure laminations of the rail head portion using hypereutectoid steel (C: more than 0.85% and 1.20% or less).

[0007][0007]

В методике, раскрытой в Патентных документах 1 или 2, благодаря увеличению твердости за счет уменьшения расстояния между пластинками в перлитной структуре части головки рельса или увеличения объемной доли цементита в пластинках структуры перлита износостойкость части головки рельса улучшается, и срок службы до некоторой степени увеличивается. Однако, в рельсах, раскрытых в Патентных документах 1 и 2, не проводилось никаких исследований сопротивления усталостным повреждениям, которое предотвращает усталостное повреждение части шейки рельса.In the technique disclosed in Patent Documents 1 or 2, by increasing the hardness by reducing the lamellar spacing in the pearlite structure of the rail head portion or by increasing the volume fraction of cementite in the lamellar structure of the pearlite, the wear resistance of the rail head portion is improved and the service life is extended to some extent. However, in the rails disclosed in Patent Documents 1 and 2, no studies have been conducted on fatigue damage resistance, which prevents fatigue damage to the rail neck portion.

[0008][0008]

В дополнение к этому, например, Патентный документ 3 раскрывает, что рельс, имеющий улучшенную ударную вязкость в части шейки рельса, может быть получен путем управления количеством формируемой структуры проэвтектоидного (вторичного) цементита в части шейки рельса.In addition, for example, Patent Document 3 discloses that a rail having improved toughness in the rail neck portion can be obtained by controlling the amount of pro-eutectoid (secondary) cementite structure formed in the rail neck portion.

[0009][0009]

В методике, раскрытой в Патентном документе 3, количество формируемой структуры цементита в структуре перлита регулируется для повышения ударной вязкости части шейки рельса, подавления разрушения рельса и до некоторой степени увеличения срока службы. Однако в рельсе, раскрытом в Патентном документе 3, не проводилось никаких исследований сопротивления усталостным повреждениям, которое предотвращает усталостное повреждение части шейки рельса.In the technique disclosed in Patent Document 3, the amount of cementite structure formed in the pearlite structure is controlled to improve the toughness of the rail neck portion, suppress rail failure, and to some extent increase the service life. However, in the rail disclosed in Patent Document 3, no research has been conducted on fatigue damage resistance, which prevents fatigue damage to the rail neck part.

[0010][0010]

В дополнение к этому, например, Патентный документ 4 раскрывает, что рельс, имеющий улучшенные усталостные свойства части шейки рельса, может быть получен путем уменьшения остаточного напряжения за счет охлаждения участка сварного соединения рельса сразу после сварки.In addition, for example, Patent Document 4 discloses that a rail having improved fatigue properties of the rail neck portion can be obtained by reducing the residual stress by cooling the weld portion of the rail immediately after welding.

[0011][0011]

В методике, раскрытой в Патентном документе 4, остаточное напряжение части сварного соединения рельса регулируется для улучшения усталостных свойств части шейки рельса, предотвращения поломки рельса и до некоторой степени увеличения срока службы. Однако, в рельсе, раскрытом в Патентном документе 4, целью является сварное соединение рельса, и не проводилось никаких исследований по предотвращению усталостного повреждения основного материала рельса. В дополнение к этому, в методике, раскрытой в Патентном документе 4, остаточное напряжение контролируется, и в Патентном документе 4 не проводилось никаких исследований взаимосвязи между материалом и твердостью, а также усталостными свойствами части шейки рельса.In the technique disclosed in Patent Document 4, the residual stress of the rail weld portion is adjusted to improve the fatigue properties of the rail neck portion, prevent rail breakage, and to some extent increase the service life. However, in the rail disclosed in Patent Document 4, the purpose is to weld the rail, and no research has been done to prevent fatigue damage to the base material of the rail. In addition, in the technique disclosed in Patent Document 4, residual stress is controlled, and in Patent Document 4, no research has been done on the relationship between material and hardness and fatigue properties of the rail neck part.

[0012][0012]

В дополнение к этому, в методике, раскрытой в Патентном документе 5, в способе термической обработки рельса определяется твердость части шейки рельса, требуемая для обеспечения ударной вязкости. Однако в рельсе, раскрытом в Патентном документе 5, не проводилось никаких исследований по предотвращению усталостного повреждения части шейки рельса. В дополнение к этому, в Патентном документе 5 иллюстрируется только диапазон средних значений твердости части шейки, и не проводилось никаких исследований распределения твердости, которое влияет на подавление усталостного повреждения части шейки рельса.In addition, in the method disclosed in Patent Document 5, in the rail heat treatment method, the hardness of the rail neck portion required to provide the toughness is determined. However, in the rail disclosed in Patent Document 5, no research has been carried out to prevent fatigue damage to the rail neck part. In addition, Patent Document 5 only illustrates the range of the average hardness of the neck part, and no study has been made of the hardness distribution that affects the fatigue damage suppression of the rail neck part.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИPRIOR ART DOCUMENTS

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫPATENT DOCUMENTS

[0013][0013]

[Патентный документ 1] Японская рассмотренная патентная заявка, Вторая публикация № S63-023244[Patent Document 1] Japanese Examined Patent Application, Second Publication No. S63-023244

[Патентный документ 2] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H8-144016[Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. H8-144016

[Патентный документ 3] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2004-43863[Patent Document 3] Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. 2004-43863

[Патентный документ 4] Японский патент № 4819183[Patent Document 4] Japanese Patent No. 4819183

[Патентный документ 5] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H8-170120[Patent Document 5] Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. H8-170120

[Патентный документ 6] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2002-226915[Patent Document 6] Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. 2002-226915

[Патентный документ 7] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H8-246100[Patent Document 7] Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. H8-246100

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМPROBLEMS SOLVED BY THE INVENTION

[0014][0014]

Настоящее изобретение было создано с учетом вышеупомянутых проблем. Задачей настоящего изобретения является предложить рельс, который может подавлять усталостное повреждение, возникающее от части шейки, и имеет превосходное сопротивление усталостному разрушению, которое требуется для рельса грузовой железной дороги. В частности, задачей настоящего изобретения является предложить рельс, который может подавлять возникновение усталостного повреждения, даже когда рельс используется на кривом пути, в котором вероятно возникновение усталостного разрушения. The present invention has been made in view of the above problems. It is an object of the present invention to provide a rail that can suppress fatigue damage arising from a neck portion and has excellent fatigue failure resistance required for a freight rail. In particular, it is an object of the present invention to provide a rail that can suppress the occurrence of fatigue damage even when the rail is used on a curved track where fatigue failure is likely to occur.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫREMEDIES FOR SOLVING THE PROBLEM

[0015][0015]

Концепция настоящего изобретения заключается в следующем.The concept of the present invention is as follows.

(1) Рельс в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения имеет состав стали, включающий, в мас.%: C: 0,75-1,20%; Si: 0,10-2,00%; Mn: 0,10-2,00%; Cr: 0-2,00%; Mo: 0-0,50%; Co: 0-1,00%; B: 0-0,0050%; Cu: 0-1,00%; Ni: 0-1,00%; V: 0-0,50%; Nb: 0-0,050%; Ti: 0-0,0500%; Mg: 0-0,0200%; Ca: 0-0,0200%; REM: 0-0,0500%; Zr: 0-0,0200%; N: 0-0,0200%; Al: 0-1,00%; P: 0,0250% или меньше; S: 0,0250% или меньше; а также остаток, состоящий из Fe и примесей, в котором 90% площади или больше металлографической структуры в поперечном сечении части шейки рельса являются структурой перлита, минимальное значение твердости в поперечном сечении части шейки рельса составляет 300 или больше HV, и разность между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса составляет 40 или меньше HV.(1) A rail according to one aspect of the present invention has a steel composition comprising, in wt %: C: 0.75-1.20%; Si: 0.10-2.00%; Mn: 0.10-2.00%; Cr: 0-2.00%; Mo: 0-0.50%; Co: 0-1.00%; B: 0-0.0050%; Cu: 0-1.00%; Ni: 0-1.00%; V: 0-0.50%; Nb: 0-0.050%; Ti: 0-0.0500%; Mg: 0-0.0200%; Ca: 0-0.0200%; REM: 0-0.0500%; Zr: 0-0.0200%; N: 0-0.0200%; Al: 0-1.00%; P: 0.0250% or less; S: 0.0250% or less; and a residue composed of Fe and impurities, in which 90% of the area or more of the metallographic structure in the cross section of the rail neck part is pearlite structure, the minimum hardness value in the cross section of the rail neck part is 300 or more HV, and the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck part is 40 HV or less.

(2) В рельсе по п. (1) разность между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса может составлять 20 или меньше HV.(2) In the rail of (1), the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck portion may be 20 HV or less.

(3) В рельсе по п. (1) или (2) состав стали может включать в себя, в мас.%, один, два или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из: Cr: 0,01-2,00%; Mo: 0,01-0,50%; Co: 0,01-1,00%; B: 0,0001-0,0050%; Cu: 0,01-1,00%; Ni: 0,01-1,00%; V: 0,005-0,50%; Nb: 0,0010-0,050%; Ti: 0,0030-0,0500%; Mg: 0,0005-0,0200%; Ca: 0,0005-0,0200%; REM: 0,0005-0,0500%; Zr: 0,0001-0,0200%; N: 0,0060-0,0200%; и Al: 0,0100-1,00%.(3) In the rail according to (1) or (2), the steel composition may include, in mass%, one, two or more elements selected from the group consisting of: Cr: 0.01-2.00 %; Mo: 0.01-0.50%; Co: 0.01-1.00%; B: 0.0001-0.0050%; Cu: 0.01-1.00%; Ni: 0.01-1.00%; V: 0.005-0.50%; Nb: 0.0010-0.050%; Ti: 0.0030-0.0500%; Mg: 0.0005-0.0200%; Ca: 0.0005-0.0200%; REM: 0.0005-0.0500%; Zr: 0.0001-0.0200%; N: 0.0060-0.0200%; and Al: 0.0100-1.00%.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯBENEFICIAL EFFECTS OF THE INVENTION

[0016][0016]

В соответствии с аспектом настоящего изобретения может быть обеспечен рельс, который имеет превосходную стойкость к усталостным повреждениям, требуемую для части шейки рельса, предназначенный для кривого пути грузовой железной дороги.According to an aspect of the present invention, a rail can be provided that has excellent fatigue damage resistance required for a rail neck portion intended for a curved track of a freight railway.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0017][0017]

Фиг. 1 показывает положение измерения твердости в поперечном сечении части шейки рельса.Fig. 1 shows the position of the hardness measurement in the cross section of a portion of the rail neck.

Фиг. 2 показывает схему испытания рельса на усталостную стойкость.Fig. 2 shows a diagram of a rail fatigue test.

Фиг. 3 представляет собой график, показывающий соотношение разности между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса и количеством повторений во время инициирования трещины в испытании рельса на усталостную стойкость.Fig. 3 is a graph showing the relationship of the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness of the rail neck part and the number of repetitions at the time of crack initiation in the rail fatigue test.

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение поперечного сечения рельса в соответствии с настоящим вариантом осуществления.Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a rail according to the present embodiment.

Фиг. 5 показывает участок части шейки, требующий перлитной структуры.Fig. 5 shows a portion of the neck portion requiring a pearlite structure.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯEMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION

[0018][0018]

Далее будет подробно описан рельс, имеющий превосходную стойкость к усталостному повреждению в части шейки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения (также называемый рельсом в соответствии с настоящим вариантом осуществления). В дальнейшем «%» в составе означает массовый процент.Next, a rail having excellent fatigue damage resistance in a neck portion according to one embodiment of the present invention (also referred to as a rail according to the present embodiment) will be described in detail. Hereinafter, "%" in the composition means the mass percentage.

[0019][0019]

Сначала авторы настоящего изобретения более подробно исследовали причину усталостных повреждений, происходящих от части шейки рельса, на существующих грузовых железных дорогах. В результате подробного исследования рельса, включая перлитную структуру, в которой произошло усталостное повреждение, было установлено наличие корреляции между твердостью поперечного сечения части шейки и усталостным повреждением рельса. Было подтверждено, что в рельсе, в котором присутствовала область, где твердость в поперечном сечении части шейки рельса была меньше чем HV 300, усталостное повреждение произошло от части шейки рельса.First, the inventors of the present invention investigated in more detail the cause of fatigue damage originating from the rail neck part in existing freight railways. As a result of a detailed study of the rail, including the pearlite structure in which fatigue damage occurred, it was found that there is a correlation between the cross-sectional hardness of the neck part and the fatigue damage of the rail. It was confirmed that in a rail in which there was a region where the cross-sectional hardness of the rail neck portion was less than HV 300, fatigue damage occurred from the rail neck portion.

[0020][0020]

Кроме того, авторы настоящего изобретения более подробно исследовали рельс, в котором произошло усталостное повреждение. В результате был подтвержден случай, когда на кривом пути, подвергавшемся суровым условиям эксплуатации, даже в рельсе, в котором не присутствовала область, в которой твердость в поперечном сечении части шейки рельса была меньше HV 300, усталостное повреждение произошло от части шейки.In addition, the inventors of the present invention examined a rail in which fatigue damage occurred in more detail. As a result, the case was confirmed that, in a curved track subjected to severe operating conditions, even in a rail in which there was no region in which the cross-sectional hardness of the rail neck portion was less than HV 300, fatigue damage occurred from the neck portion.

[0021][0021]

Таким образом, авторы настоящего изобретения выполнили оценку прототипа реального рельса, чтобы более подробно исследовать причину усталостного повреждения, происходящего от части шейки даже в таком рельсе, в котором, отсутствует область, в которой твердость в поперечном сечении части шейки рельса была бы меньше HV 300.Thus, the inventors of the present invention made an evaluation of the real rail prototype in order to investigate in more detail the cause of the fatigue damage originating from the neck part even in such a rail in which there is no area in which the cross-sectional hardness of the rail neck part is less than HV 300.

[0022][0022]

Здесь авторы настоящего изобретения выполнили тест усталостного повреждения для моделирования кривого пути при оценке прототипа. Причина этого состоит в том, что существуют уникальные обстоятельства, при которых напряжение изгиба может быть приложено к части шейки на кривом пути. Как показано на Фиг. 4, рельс включает в себя часть 1 шейки рельса, часть 2 головки рельса и часть 3 подошвы рельса. Поскольку часть 1 шейки рельса не контактировала с колесами, она не считалась важной в предшествующем уровне техники. Однако, на кривом пути во время прохождения состава к части 2 головки рельса прикладывается напряжение по направлению к внешней стороне кривого пути, так что изгибающее напряжение прикладывается к части 1 шейки рельса. Авторы настоящего изобретения предположили, что усталостное повреждение могло произойти в части 1 шейки рельса на кривом пути из-за повторяющегося создания такого напряжения изгиба, и сочли, что испытание на усталостное повреждение также должно быть выполнено для воспроизведения вышеописанного напряжения изгиба. Детали методики оценки прототипа будут показаны ниже.Here, the present inventors performed a fatigue damage test to simulate a curved path in prototype evaluation. The reason for this is that there are unique circumstances in which a bending stress can be applied to a portion of a neck in a curved path. As shown in FIG. 4, the rail includes a rail neck part 1, a rail head part 2, and a rail bottom part 3. Since the rail neck part 1 did not come into contact with the wheels, it was not considered important in the prior art. However, in a curved track during the passage of the train, a stress is applied to the railhead portion 2 towards the outside of the curved track, so that a bending stress is applied to the rail neck portion 1. The inventors of the present invention assumed that fatigue damage could occur in part 1 of the rail neck on a curved track due to the repeated application of such a bending stress, and considered that a fatigue damage test should also be performed to reproduce the above described bending stress. Details of the prototype evaluation methodology will be shown below.

[0023][0023]

Горячая прокатка и термическая обработка рельса были выполнены на стали (заэвтектоидной стали), имеющей следующий состав стали, в различных условиях для производства прототипов рельсов, имеющих различную твердость поперечного сечения в частях шейки рельса, и прототипы рельсов были оценены на стойкость к усталостному повреждению. Затем была исследована взаимосвязь между твердостью поперечного сечения части шейки рельса и стойкостью к усталостному повреждению. Ниже приведены условия горячей прокатки рельсов, условия термообработки и условия испытаний на стойкость к усталостному повреждению. В связи с этим, для изменения твердости поперечного сечения части шейки рельса выполнялось регулируемое охлаждение части шейки.Hot rolling and heat treatment of the rail were carried out on a steel (hypereutectoid steel) having the following steel composition under various conditions to produce prototype rails having different cross-sectional hardness in rail neck portions, and the prototype rails were evaluated for fatigue damage resistance. Then, the relationship between the cross-sectional hardness of the rail neck portion and fatigue damage resistance was investigated. The following are rail hot rolling conditions, heat treatment conditions, and fatigue damage test conditions. In this regard, in order to change the hardness of the cross section of the rail neck part, controlled cooling of the neck part was performed.

[0024][0024]

[Условия горячей прокатки и термической обработки фактического рельса][Hot rolling and heat treatment conditions of the actual rail]

Состав сталиSteel composition

0,90% C - 0,50% Si - 0,70% Mn - 0,0150% P - 0,0120% S (с остатком из Fe и примесей)0.90% C - 0.50% Si - 0.70% Mn - 0.0150% P - 0.0120% S (with balance of Fe and impurities)

Форма рельсаRail shape

141 фунт (вес: 70 кг/м)141 lbs (weight: 70 kg/m)

Условия горячей прокатки и термической обработкиHot rolling and heat treatment conditions

Температура окончательной прокатки (наружной поверхности части шейки): 900°C.Final rolling temperature (outer surface of neck part): 900°C.

Условия термической обработки: горячая прокатка → ускоренное охлаждениеHeat treatment conditions: hot rolling → accelerated cooling

Условия регулируемого охлаждения (наружная поверхность части шейки): ускоренное охлаждение в диапазоне температур от 800°C до 500°C выполнялось со средней скоростью охлаждения 0,5-5°C/с, или выполнялось ускоренное охлаждение от 800°C до диапазона температур 580°C - 680°C. Затем, после повышения температуры за счет генерации повторного нагрева и сохранения температуры, снова выполнялось ускоренное охлаждение.Controlled cooling conditions (outer surface of the neck part): accelerated cooling in the temperature range from 800°C to 500°C was performed at an average cooling rate of 0.5-5°C/s, or accelerated cooling was performed from 800°C to the temperature range of 580 °C - 680°C. Then, after raising the temperature by generating reheat and maintaining the temperature, accelerated cooling was performed again.

В связи с этим, ускоренное охлаждение осуществлялось путем впрыскивания охлаждающей среды, такой как воздух или охлаждающая вода, либо на поверхность части головки рельса, либо на поверхность части шейки, либо на обе поверхности. В дополнение к этому, повышение температуры за счет генерации повторного нагрева и сохранение температуры контролировалось повторением слегка ускоренного охлаждения в зависимости от величины повышения температуры.In this regard, accelerated cooling has been carried out by injecting a cooling medium, such as air or cooling water, either onto the surface of the railhead part, or the surface of the neck part, or both. In addition, the rise in temperature by generating reheat and maintaining the temperature was controlled by repeating slightly accelerated cooling depending on the magnitude of the rise in temperature.

[0025][0025]

[Способ измерения твердости поперечного сечения части шейки рельса, условия измерения и способ определения твердости][Method of measuring the cross-sectional hardness of the rail neck part, measurement conditions and method for determining the hardness]

Устройство и способ измеренияDevice and method of measurement

Устройство: твердомер Виккерса (нагрузка 98 Н)Device: Vickers hardness tester (load 98 N)

Взятие тестового образца для измерения: образец вырезался из поперечного сечения части шейки рельсаTaking a test sample for measurement: the sample was cut from the cross section of the rail neck part

Предварительная обработка: поперечное сечение полировалось алмазными абразивными частицами, имеющими средний размер зерна 1 мкмPretreatment: The cross section was polished with diamond abrasive particles having an average grain size of 1 µm

Способ измерения: твердость измерялась в соответствии со стандартом JIS Z 2244: 2009Measurement Method: Hardness measured according to JIS Z 2244:2009

Положение измеренияMeasurement position

Положение измерения находилось в поперечном сечении в диапазоне±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса (см. Фиг. 1).The measurement position was in the cross section in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the bottom of the rail and the top of the rail (see Fig. 1).

Углубления непрерывно делались в направлении толщины части шейки в ряд с шагом 1,0 мм, при этом исходной точкой непрерывного вдавливания является положение на глубине 1,0 мм от внешней поверхности части шейки, и измерялось распределение твердости. Измерение твердости выполнялось по меньшей мере на пяти линиях.Indentations were continuously made in the thickness direction of the neck portion in a row in 1.0 mm increments, with the starting point of continuous indentation being a position at a depth of 1.0 mm from the outer surface of the neck portion, and the hardness distribution was measured. The hardness measurement was performed on at least five lines.

В связи с этим, для устранения взаимного влияния углублений между линиями измерения предусматривался интервал 1,0 мм или больше.In this regard, in order to eliminate the mutual influence of the depressions between the measurement lines, an interval of 1.0 mm or more was provided.

Способ определения твердостиMethod for determining hardness

Минимальное значение и максимальное значение измеренной твердости определялись как минимальное значение и максимальное значение твердости поперечного сечения каждой из частей шейки рельса.The minimum value and maximum value of the measured hardness were determined as the minimum value and maximum value of the hardness of the cross section of each of the parts of the rail neck.

[Характеристики твердости тестового рельса][Test rail hardness specifications]

Диапазон минимального значения твердости поперечного сечения части шейки рельса: HV 300-500Range of the minimum value of the cross-sectional hardness of the rail neck part: HV 300-500

Разность между минимальным значением и максимальным значением твердости поперечного сечения части шейки рельса: HV 10-80Difference between the minimum value and the maximum value of the hardness of the cross section of the rail neck part: HV 10-80

[0026][0026]

[Способ и условия испытания на сопротивление усталости для части шейки рельса][Method and Conditions of Fatigue Resistance Test for Rail Neck Part]

Испытание рельса на сопротивление усталости Rail fatigue test

Метод испытаний: изгиб фактического рельса в трех точках (охватываемая длина: 650 мм, см. Фиг. 2)Test Method: Actual rail flexure at three points (spanning length: 650mm, see Fig. 2)

Режим нагрузки: колебания в диапазоне 2-20 т.Load mode: fluctuations in the range of 2-20 tons.

Частота колебаний приложенной нагрузки: 5 ГцApplied load oscillation frequency: 5 Hz

Положение теста: к части головки рельса прикладывалась эксцентрическая нагрузка. Положение приложения нагрузки было установлено в положение, смещенное на одну треть ширины части головки рельса от центра части головки рельса в направлении ширины рельса (см. Фиг. 2).Test position: An eccentric load was applied to the rail head part. The load application position was set to a position offset by one third of the rail head portion width from the center of the rail head portion in the rail width direction (see FIG. 2).

Измерение напряжения: напряжение измерялось тензометром, присоединенным к части шейки рельсаStress Measurement: Stress was measured with a strain gauge attached to the neck part of the rail

Количество повторений колебаний нагрузки: максимум до 3 миллионов повторений (без инициирования трещины) или до инициирования трещины.Number of repetitions of load fluctuations: up to a maximum of 3 million repetitions (without crack initiation) or until crack initiation.

Определение трещины: тест периодически останавливался, и на поверхности части шейки рельса проводился контроль магнитных частиц для подтверждения наличия или отсутствия трещины на поверхности части шейки рельсаCrack detection: the test was periodically stopped and magnetic particle inspection was carried out on the surface of the rail neck part to confirm the presence or absence of a crack on the surface of the rail neck part

Определение прохождения: рельс, в котором количество повторений колебания нагрузки до возникновения трещины составляло 2 миллиона или больше, или трещина не образовывалась до конца испытания (количество повторений колебания нагрузки составило 3 миллиона), определялся как рельс, имеющий превосходное сопротивление усталостному разрушению Determination of passing: a rail in which the number of repetitions of the load swing before the occurrence of a crack was 2 million or more, or the crack did not form until the end of the test (the number of repetitions of the load swing was 3 million) was determined as a rail having excellent fatigue fracture resistance

[0027][0027]

Как показано на Фиг. 2, когда к рельсу прикладывалась эксцентричная нагрузка, колеблющаяся через равные промежутки времени, к части шейки рельса через равные промежутки времени прикладывалось изгибающее напряжение. Соответственно, можно было смоделировать изгибающее напряжение (растягивающее напряжение в направлении вверх и вниз, прикладываемое к той стороне части шейки рельса, которая соответствует внешней стороне кривой), прикладываемое к части шейки рельса благодаря центробежной силе состава, проходящего по кривому пути.As shown in FIG. 2, when an eccentric load was applied to the rail, oscillating at regular intervals, a bending stress was applied to the neck part of the rail at regular intervals. Accordingly, it was possible to simulate the bending stress (tensile stress in the up and down direction applied to that side of the rail neck part that corresponds to the outside of the curve) applied to the rail neck part due to the centrifugal force of the composition passing along the curved track.

В результате подробного исследования части шейки рельса, в которой трещина возникла до того, как число повторений колебания нагрузки достигло 2 миллионов, было подтверждено, что трещина возникла в рельсе, в котором твердость в поперечном сечении была значительно неоднородной (а именно, разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения была большой). Авторы настоящего изобретения на основании этого результата обнаружили, что возникновение трещины является результатом концентрации деформации в поперечном сечении части шейки из-за значительной неоднородности твердости поперечного сечения.As a result of a detailed examination of the part of the rail neck in which the crack occurred before the number of repetitions of the load fluctuation reached 2 million, it was confirmed that the crack occurred in the rail in which the hardness in the cross section was significantly non-uniform (namely, the difference between the maximum value and the minimum cross-sectional hardness value was large). The inventors of the present invention, based on this result, found that the occurrence of a crack is the result of strain concentration in the cross section of the neck part due to a large inhomogeneity in the hardness of the cross section.

[0028][0028]

Фиг. 3 показывает результаты испытаний рельсов на усталостную стойкость. Фиг. 3 показывает соотношение разности между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса и количеством повторений колебания нагрузки до момента инициирования трещины в испытании на усталостную стойкость. Как видно из результатов, показанных на Фиг. 3, имеется корреляция разности между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения и количества повторений колебания нагрузки до момента инициирования трещины в испытании на усталостную стойкость, и когда разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения уменьшается, количество повторений колебания нагрузки до момента инициирования трещины имеет тенденцию к увеличению. Особенно, авторы настоящего изобретения подтвердили, что когда разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения составляла HV 40 или меньше, трещина не возникала до тех пор, пока количество повторений колебания нагрузки не достигло 2 миллионов, и стойкость к повреждениям части шейки была значительно улучшена.Fig. 3 shows the results of rail fatigue tests. Fig. 3 shows the relationship of the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness in the cross section of the rail neck part and the number of repetitions of the load fluctuation before the crack initiation in the fatigue test. As can be seen from the results shown in Fig. 3, there is a correlation between the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness and the number of repetitions of the load fluctuation before the crack initiation in the fatigue test, and when the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness decreases, the number of repetitions of the load fluctuation before the crack initiation cracks tend to increase. Especially, the present inventors confirmed that when the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness was HV 40 or less, the crack did not occur until the number of repetitions of the load fluctuation reached 2 million, and the damage resistance of the neck part was significantly improved.

[0029][0029]

Кроме того, авторы настоящего изобретения подтвердили, что когда разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки составляла HV 20 или меньше, количество повторений колебания нагрузки до момента инициирования трещины дополнительно увеличивалось, и трещина не возникала вплоть до 3 миллионов повторений, и стойкость к повреждениям части шейки была дополнительно улучшена.In addition, the present inventors confirmed that when the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness of the neck portion was HV 20 or less, the number of repetitions of the load fluctuation until the crack was initiated was further increased, and the crack did not occur up to 3 million repetitions, and the damage resistance of the neck portion has been further improved.

[0030][0030]

Говорят, что увеличение твердости (полное упрочнение) материала является эффективным для предотвращения усталостного разрушения материала. Однако, авторы настоящего изобретения недавно обнаружили, что для подавления возникновения усталостного повреждения в части шейки рельса, в дополнение к увеличению твердости части шейки рельса необходимо подавлять разницу между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса, а также подавлять концентрацию напряжений в поперечном сечении части шейки рельса.Increasing the hardness (full hardening) of a material is said to be effective in preventing fatigue failure of the material. However, the present inventors have recently found that in order to suppress the occurrence of fatigue damage in the rail neck portion, in addition to increasing the hardness of the rail neck portion, it is necessary to suppress the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck portion, and also to suppress the stress concentration in cross section of the rail neck.

[0031][0031]

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение поперечного сечения рельса в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Часть шейки рельса (часть 1 шейки рельса) в соответствии с настоящим вариантом осуществления будет снова описана со ссылкой на Фиг. 4.Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a rail according to the present embodiment. The rail neck part (rail neck part 1) according to the present embodiment will be described again with reference to FIG. four.

[0032][0032]

На поперечном сечении, перпендикулярном к направлению длины рельса, часть рельса, которая сужается по ширине, присутствует в центре в направлении высоты рельса. Эта суженная часть упоминается как часть 1 шейки рельса. Часть, которая имеет ширину больше, чем ширина суженной части, и располагается ниже нее, упоминается как часть 3 подошвы рельса, а часть, расположенная выше суженной части, упоминается как часть 2 головки рельса. Часть 1 шейки рельса является областью, располагающейся между частью 2 головки рельса и частью 3 подошвы рельса.In a cross section perpendicular to the length direction of the rail, a portion of the rail that tapers in width is present at the center in the height direction of the rail. This tapered portion is referred to as part 1 of the rail neck. The part that has a width greater than the width of the necked part and is located below it is referred to as the rail base part 3, and the part located above the narrowed part is referred to as the rail head part 2. The rail neck portion 1 is an area located between the rail head portion 2 and the rail base portion 3.

[0033][0033]

(1) Причины ограничения химического состава (компонентов) рельсовой стали(1) Reasons for limiting the chemical composition (components) of rail steel

Далее будут подробно описаны причины ограничения химического состава (компонентов) стали в рельсе в соответствии с настоящим вариантом осуществления.Next, the reasons for limiting the chemical composition (components) of the steel in the rail according to the present embodiment will be described in detail.

[0034][0034]

C: 0,75-1,20%C: 0.75-1.20%

C является элементом, который способствует перлитному превращению, а также способствует улучшению усталостной стойкости. Однако, когда содержание C составляет менее 0,75%, нижний предел прочности или стойкости к усталостному повреждению, требуемый для рельса, не может быть обеспечен. Кроме того, когда содержание C составляет менее 0,75%, мягкая проэвтектоидная ферритная структура может формироваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса увеличивается, и стойкость к усталостному повреждению ухудшается. С другой стороны, когда содержание C превышает 1,20%, твердая проэвтектоидная структура цементита может формироваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса увеличивается, и стойкость к усталостному повреждению ухудшается. Следовательно, для того, чтобы поддержать формирование структуры перлита и гарантировать стойкость к усталостному повреждению, содержание C устанавливается равным 0,75-1,20%. Для того, чтобы дополнительно стабилизировать формирование структуры перлита и дополнительно улучшить стойкость к усталостному повреждению, желательно, чтобы содержание C составляло 0,80% или больше, 0,85% или больше, или 0,90% или больше. В дополнение к этому, по той же самой причине желательно, чтобы содержание C составляло 1,15% или меньше, 1,10% или меньше, или 1,05% или меньше.C is an element that promotes pearlite transformation and also helps to improve fatigue resistance. However, when the C content is less than 0.75%, the lower tensile strength or fatigue damage resistance required for the rail cannot be secured. In addition, when the C content is less than 0.75%, a soft pro-eutectoid ferrite structure may be formed in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion increases, and fatigue damage resistance deteriorates. On the other hand, when the C content exceeds 1.20%, a hard proeutectoid cementite structure may be formed in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion increases, and fatigue damage resistance deteriorates. Therefore, in order to support pearlite structure formation and guarantee fatigue damage resistance, the C content is set to 0.75-1.20%. In order to further stabilize pearlite structure formation and further improve fatigue damage resistance, it is desirable that the C content be 0.80% or more, 0.85% or more, or 0.90% or more. In addition, for the same reason, it is desirable that the C content be 1.15% or less, 1.10% or less, or 1.05% or less.

[0035][0035]

Si: 0,10-2,00%Si: 0.10-2.00%

Si является элементом, который твердорастворяется в феррите перлитной структуры, увеличивает твердость (прочность) поперечного сечения части шейки рельса, и улучшает стойкость к усталостному повреждению. Кроме того, Si также является элементом, который подавляет формирование структуры доэвтектоидного цементита, подавляет разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса, и улучшает стойкость к усталостному повреждению. Однако, когда содержание Si составляет менее 0,10%, эти эффекты не могут быть получены в достаточной степени. С другой стороны, когда содержание Si превышает 2,00%, большое количество дефектов поверхности образуется во время горячей прокатки. Кроме того, когда содержание Si превышает 2,00%, прокаливаемость значительно увеличивается, твердая структура мартенсита может формироваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса увеличивается, и стойкость к усталостному повреждению ухудшается. Следовательно, для того, чтобы поддержать формирование структуры перлита и гарантировать стойкость к усталостному повреждению или ударную вязкость, содержание Si устанавливается равным 0,10-2,00%. Для того, чтобы дополнительно стабилизировать формирование структуры перлита и дополнительно улучшить стойкость к усталостному повреждению или ударную вязкость, желательно, чтобы содержание Si составляло 0,15% или больше, 0,20% или больше, или 0,40% или больше. По той же самой причине желательно, чтобы содержание Si составляло 1,80% или меньше, 1,50% или меньше, или 1,30% или меньше.Si is an element that solidly dissolves in pearlite structure ferrite, increases the cross-sectional hardness (strength) of the rail neck portion, and improves fatigue damage resistance. In addition, Si is also an element that suppresses the formation of the hypoeutectoid cementite structure, suppresses the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion, and improves the fatigue damage resistance. However, when the Si content is less than 0.10%, these effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the Si content exceeds 2.00%, a large number of surface defects are generated during hot rolling. In addition, when the Si content exceeds 2.00%, the hardenability greatly increases, a hard martensite structure may form in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion increases, and fatigue damage resistance deteriorates. Therefore, in order to support pearlite structure formation and ensure fatigue damage resistance or toughness, the Si content is set to 0.10-2.00%. In order to further stabilize pearlite structure formation and further improve fatigue damage resistance or toughness, it is desirable that the Si content be 0.15% or more, 0.20% or more, or 0.40% or more. For the same reason, it is desirable that the Si content be 1.80% or less, 1.50% or less, or 1.30% or less.

[0036][0036]

Mn: 0,10-2,00%Mn: 0.10-2.00%

Mn является элементом, который увеличивает прокаливаемость, подавляет формирование мягкой структуры доэвтектоидного феррита и стабилизирует перлитное превращение, и в то же самое время уменьшает расстояние между пластинками структуры перлита и обеспечивает ее твердость, и таким образом улучшает стойкость к усталостному повреждению. Однако, когда содержание Mn составляет менее 0,10%, этот эффект уменьшается, мягкая проэвтектоидная ферритная структура может формироваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса увеличивается, и стойкость к усталостному повреждению ухудшается. С другой стороны, когда содержание Mn превышает 2,00%, прокаливаемость значительно увеличивается, твердая структура мартенсита может формироваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса увеличивается, и стойкость к усталостному повреждению ухудшается. Следовательно, для того, чтобы поддержать формирование структуры перлита и гарантировать стойкость к усталостному повреждению или ударную вязкость, содержание Mn устанавливается равным 0,10-2,00%. Для того, чтобы стабилизировать формирование структуры перлита и дополнительно улучшить стойкость к усталостному повреждению или ударную вязкость, желательно, чтобы содержание Mn составляло 0,20% или больше, 0,30% или больше, или 0,40% или больше. По той же самой причине желательно, чтобы содержание Mn составляло 1,80% или меньше, 1,50% или меньше, или 1,20% или меньше.Mn is an element that increases the hardenability, suppresses the formation of the soft structure of proeutectoid ferrite, and stabilizes the pearlite transformation, and at the same time reduces the distance between the lamellar structure of the pearlite structure and ensures its hardness, and thus improves the resistance to fatigue damage. However, when the Mn content is less than 0.10%, this effect decreases, a soft pro-eutectoid ferrite structure may be formed in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion increases, and fatigue damage resistance deteriorates. On the other hand, when the Mn content exceeds 2.00%, the hardenability greatly increases, a hard martensite structure may form in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion increases, and fatigue damage resistance deteriorates. Therefore, in order to support pearlite structure formation and ensure fatigue damage resistance or toughness, the Mn content is set to 0.10-2.00%. In order to stabilize pearlite structure formation and further improve fatigue damage resistance or toughness, it is desirable that the Mn content be 0.20% or more, 0.30% or more, or 0.40% or more. For the same reason, it is desirable that the Mn content be 1.80% or less, 1.50% or less, or 1.20% or less.

[0037][0037]

P: 0,0250% или меньшеP: 0.0250% or less

P является загрязняющим элементом, содержащимся в стали. Его содержанием можно управлять путем выполнения очистки в конвертере. Предпочтительно, чтобы содержание P было небольшим, но, в частности, когда содержание P превышает 0,0250%, концентрация P в зоне сегрегации части шейки рельса повышается, твердость участка сегрегации увеличивается, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса увеличивается, и стойкость к усталостному повреждению ухудшается. По этой причине содержание P ограничивается величиной 0,0250% или меньше. В связи с этим, для того, чтобы устойчиво гарантировать стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса, желательно, чтобы содержание P составляло 0,0200% или меньше, 0,0180% или меньше, или 0,0150% или меньше. Поскольку P не способствует решению проблемы настоящего изобретения, нет необходимости ограничивать нижний предел содержания P, и нижний предел может быть установлен, например, равным 0%. Однако, с учетом возможностей дефосфоризации в процессе очистки экономически выгодно устанавливать нижний предел содержания P равным приблизительно 0,0050%.P is a contaminant element contained in steel. Its content can be controlled by performing cleaning in the converter. It is preferable that the P content be small, but in particular, when the P content exceeds 0.0250%, the P concentration in the segregation zone of the rail neck portion increases, the hardness of the segregation portion increases, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion increases, and the durability deteriorates to fatigue damage. For this reason, the P content is limited to 0.0250% or less. In this regard, in order to stably ensure the fatigue damage resistance of the rail neck portion, it is desirable that the P content be 0.0200% or less, 0.0180% or less, or 0.0150% or less. Since P does not contribute to solving the problem of the present invention, there is no need to limit the lower limit of the P content, and the lower limit can be set to 0%, for example. However, given the potential for dephosphorization in the purification process, it is economically advantageous to set a lower limit for the P content to approximately 0.0050%.

[0038][0038]

S: 0,0250% или меньшеS: 0.0250% or less

S является загрязняющим элементом, содержащимся в стали. Ее содержанием можно управлять путем выполнения десульфуризации в плавильной печи. Предпочтительно, чтобы содержание S было малым, но, в частности, когда содержание S превышает 0,0250%, ускоряется формирование сульфида на основе MnS, и концентрация Mn в стали уменьшается. В результате формируется участок с отрицательной сегрегацией, твердость участка с отрицательной сегрегацией снижается, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса увеличивается, и стойкость к усталостному повреждению ухудшается. По этой причине содержание S ограничивается величиной 0,0250% или меньше. В связи с этим, для того, чтобы более устойчиво гарантировать стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса, желательно, чтобы содержание S составляло 0,0200% или меньше, 0,0180% или меньше, или 0,0150% или меньше. Поскольку S не способствует решению проблемы настоящего изобретения, нет необходимости ограничивать нижний предел содержания S, и нижний предел может быть установлен, например, равным 0%. Однако, с учетом возможностей десульфуризации в процессе очистки экономически выгодно устанавливать нижний предел содержания S равным приблизительно 0,0030%.S is a contaminant element contained in steel. Its content can be controlled by performing desulfurization in a smelter. It is preferable that the S content is small, but in particular, when the S content exceeds 0.0250%, the formation of MnS-based sulfide is accelerated, and the concentration of Mn in the steel is reduced. As a result, a negative segregation portion is formed, the hardness of the negative segregation portion decreases, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion increases, and the fatigue damage resistance deteriorates. For this reason, the S content is limited to 0.0250% or less. In this regard, in order to more stably ensure the fatigue damage resistance of the rail neck portion, it is desirable that the S content be 0.0200% or less, 0.0180% or less, or 0.0150% or less. Since S does not contribute to solving the problem of the present invention, there is no need to limit the lower limit of the S content, and the lower limit can be set to 0%, for example. However, given the possibilities of desulfurization in the purification process, it is economically advantageous to set the lower limit of the S content to approximately 0.0030%.

[0039][0039]

В основном рельс в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет вышеупомянутый химический состав с остатком из Fe и примесей. Однако, вместо части Fe в остатке, в случае необходимости дополнительно улучшить стойкость к усталостному повреждению за счет увеличения твердости (прочности) перлитной структуры, в частности управления распределением твердости поперечного сечения части шейки рельса, один, два или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cr, Mo, Co, B, Cu, Ni, V, Nb, Ti, Mg, Ca, REM, Zr, N и Al, могут быть включены в диапазонах, которые будут описаны позже. В частности, Cr и Mo уменьшают расстояние между пластинками структуры перлита, улучшая ее твердость. Co измельчает ламеллярную структуру, увеличивая твердость структуры перлита. B снижает зависимость температуры перлитного превращения от скорости охлаждения для равномерного распределения твердости в поперечном сечении шейки рельса. Cu твердорастворяется в феррите перлитной структуры для увеличения твердости перлитной структуры. Ni твердорастворяется в феррите перлитной структуры для увеличения твердости перлитной структуры. V, Nb, и Ti улучшают твердость перлитной структуры за счет дисперсионного твердения карбида или нитрида, образующегося во время горячей прокатки или в процессе охлаждения после горячей прокатки. Mg, Ca и REM тонко диспергируют сульфид на основе MnS, способствуя перлитному превращению. Zr увеличивает долю равноосных кристаллов в структуре затвердевания, чтобы подавить образование зоны сегрегации в центральной части блюма или сляба, подавить образование доэвтектоидной ферритной структуры или доэвтектоидной структуры цементита и способствовать перлитному превращению. N сегрегирует на границу аустенитного зерна, способствуя перлитному превращению. Al сдвигает температуру эвтектоидного превращения в сторону высоких температур, чтобы улучшить твердость перлитной структуры. По этой причине для получения вышеупомянутых эффектов эти элементы могут быть включены в диапазонах, которые будут описаны позже. В связи с этим, даже когда эти элементы включаются в диапазонах, которые будут описаны позже, эти элементы не ухудшают характеристик рельса в соответствии с настоящим вариантом осуществления. В дополнение к этому, поскольку эти элементы не обязательно должны присутствовать, нижний предел их содержания устанавливается равным 0%.Basically, the rail according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition with the remainder of Fe and impurities. However, instead of a portion of Fe in the remainder, if necessary, further improve the fatigue damage resistance by increasing the hardness (strength) of the pearlite structure, in particular controlling the hardness distribution of the cross section of the rail neck part, one, two or more elements selected from the group consisting of of Cr, Mo, Co, B, Cu, Ni, V, Nb, Ti, Mg, Ca, REM, Zr, N, and Al may be included in ranges to be described later. In particular, Cr and Mo reduce the distance between the lamellar structure of pearlite, improving its hardness. Co refines the lamellar structure, increasing the hardness of the pearlite structure. B reduces the dependence of the pearlite transformation temperature on the cooling rate to evenly distribute the hardness in the cross section of the rail neck. Cu is solid-dissolved in the ferrite of the pearlite structure to increase the hardness of the pearlite structure. Ni is solidly dissolved in the ferrite of the pearlite structure to increase the hardness of the pearlite structure. V, Nb, and Ti improve the hardness of the pearlite structure by precipitation hardening of carbide or nitride formed during hot rolling or during cooling after hot rolling. Mg, Ca, and REM finely disperse the MnS-based sulfide, promoting pearlite transformation. Zr increases the proportion of equiaxed crystals in the solidification structure to suppress the formation of a segregation zone in the central part of a bloom or slab, suppress the formation of a pro-eutectoid ferrite structure or a hypo-eutectoid cementite structure, and promote pearlite transformation. N segregates to the austenite grain boundary, promoting pearlite transformation. Al shifts the eutectoid transformation temperature to higher temperatures to improve the hardness of the pearlite structure. For this reason, in order to obtain the above effects, these elements may be included in ranges to be described later. Therefore, even when these elements are included in the ranges to be described later, these elements do not degrade the performance of the rail according to the present embodiment. In addition, since these elements do not have to be present, the lower limit of their content is set to 0%.

[0040][0040]

Cr: 0-2,00%Cr: 0-2.00%

Cr повышает температуру равновесного превращения и увеличивает степень переохлаждения, и таким образом уменьшает расстояние между пластинками перлитной структуры и улучшает твердость (прочность) перлитной структуры. В дополнение к этому, Cr представляет собой элемент, который увеличивает прокаливаемость, подавляет образование мягкой структуры доэвтектоидного феррита, стабилизирует перлитное превращение и улучшает стойкость к усталостному повреждению. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Cr составляло 0,01% или больше, 0,02% или больше, или 0,10% или больше. С другой стороны, когда содержание Cr превышает 2,00%, прокаливаемость может значительно повыситься, структура твердого мартенсита может образоваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса может увеличиться, и стойкость к усталостному повреждению может ухудшиться. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Cr, если он содержится, составляло 2,00% или меньше, 1,80% или меньше, или 1,50% или меньше.Cr raises the equilibrium transformation temperature and increases the degree of supercooling, and thus reduces the distance between the lamellar structures of the pearlite structure and improves the hardness (strength) of the pearlite structure. In addition, Cr is an element that increases hardenability, suppresses the formation of a soft structure of hypoeutectoid ferrite, stabilizes pearlite transformation, and improves fatigue damage resistance. In order to obtain these effects, it is preferable that the Cr content is 0.01% or more, 0.02% or more, or 0.10% or more. On the other hand, when the Cr content exceeds 2.00%, the hardenability may increase significantly, a hard martensite structure may form in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion may increase, and fatigue damage resistance may deteriorate. For this reason, it is preferable that the Cr content, if present, be 2.00% or less, 1.80% or less, or 1.50% or less.

[0041][0041]

Mo: 0-0,50%Mo: 0-0.50%

Аналогично Cr, Мо повышает температуру равновесного превращения и увеличивает степень переохлаждения, и таким образом уменьшает расстояние между пластинками перлитной структуры и улучшает твердость (прочность) перлитной структуры. В частности, Mo является элементом, который увеличивает твердость мягкой перлитной структуры части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Мо составляло 0,01% или больше, 0,02% или больше, или 0,10% или больше. С другой стороны, когда содержание Мо превышает 0,50%, скорость превращения значительно уменьшается, структура твердого мартенсита может образоваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса может увеличиться, и стойкость к усталостному повреждению может ухудшиться. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Мо, если он содержится, составляло 0,50% или меньше, 0,40% или меньше, или 0,30% или меньше.Like Cr, Mo raises the equilibrium transformation temperature and increases the degree of supercooling, and thus reduces the distance between the plates of the pearlite structure and improves the hardness (strength) of the pearlite structure. In particular, Mo is an element that increases the hardness of the soft pearlite structure of the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck portion. In order to obtain these effects, it is preferable that the Mo content is 0.01% or more, 0.02% or more, or 0.10% or more. On the other hand, when the Mo content exceeds 0.50%, the transformation rate is greatly reduced, a hard martensite structure may be formed in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion may increase, and fatigue damage resistance may deteriorate. For this reason, it is preferable that the content of Mo, if present, is 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.30% or less.

[0042][0042]

Co: 0-1,00%Co: 0-1.00%

Co измельчает ламеллярную структуру в перлитной структуре, чтобы улучшить твердость (прочность) перлитной структуры. В частности, Сo является элементом, который увеличивает твердость мягкой перлитной структуры части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того, чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Со составляло 0,01% или больше, 0,02% или больше, или 0,10% или больше. С другой стороны, когда содержание Co превышает 1,00%, вышеупомянутый эффект насыщается, и экономическая эффективность может ухудшиться благодаря увеличению затрат на добавление сплавов. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Со, если он содержится, составляло 1,00% или меньше, 0,80% или меньше, или 0,50% или меньше.Co refines the lamellar structure in the pearlite structure to improve the hardness (strength) of the pearlite structure. In particular, Co is an element that increases the hardness of the soft pearlite structure of the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck portion. In order to obtain these effects, it is preferable that the Co content is 0.01% or more, 0.02% or more, or 0.10% or more. On the other hand, when the Co content exceeds 1.00%, the aforementioned effect saturates and economic efficiency may deteriorate due to an increase in the cost of adding alloys. For this reason, it is preferable that the content of Co, if present, is 1.00% or less, 0.80% or less, or 0.50% or less.

[0043][0043]

B: 0-0,0050%B: 0-0.0050%

B является элементом, который формирует борокарбид железа (Fe23(CB)6) на границе аустенитного зерна и способствует перлитному превращению, и таким образом уменьшает зависимость температуры перлитного фазового превращения от скорости охлаждения. Когда зависимость температуры перлитного фазового превращения от скорости охлаждения уменьшается, распределение твердости в поперечном сечении части шейки рельса становится более однородным, и стойкость к усталостному повреждению улучшается. Для того, чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание В составляло 0,0001% или больше, 0,0005% или больше, или 0,0010% или больше. С другой стороны, когда содержание B превышает 0,0050%, может формироваться грубый борокарбид железа, и усталостное повреждение может происходить в части шейки рельса благодаря концентрации напряжений. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание В, если он содержится, составляло 0,0050% или меньше, 0,0040% или меньше, или 0,0030% или меньше.B is an element that forms iron boron carbide (Fe 23 (CB) 6 ) at the austenite grain boundary and promotes pearlite transformation, and thus reduces the dependency of the pearlite phase transformation temperature on the cooling rate. When the dependence of the pearlite transformation temperature on the cooling rate is reduced, the hardness distribution in the cross section of the rail neck portion becomes more uniform, and the fatigue damage resistance is improved. In order to obtain these effects, it is preferable that the B content is 0.0001% or more, 0.0005% or more, or 0.0010% or more. On the other hand, when the B content exceeds 0.0050%, coarse iron boron carbide may be formed, and fatigue damage may occur in the rail neck part due to stress concentration. For this reason, it is preferable that the content of B, if present, be 0.0050% or less, 0.0040% or less, or 0.0030% or less.

[0044][0044]

Cu: 0-1,00%Cu: 0-1.00%

Cu твердорастворяется в феррите перлитной структуры для увеличения твердости (прочности) за счет упрочнения твердого раствора. В частности, Cu является элементом, который увеличивает твердость мягкой перлитной структуры части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того, чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Cu составляло 0,01% или больше, 0,02% или больше, или 0,10% или больше. С другой стороны, когда содержание Cu превышает 1,00%, благодаря значительному улучшению прокаливаемости структура твердого мартенсита может образоваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса может увеличиться, и стойкость к усталостному повреждению может ухудшиться. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Cu, если она включается, составляло 1,00% или меньше, 0,80% или меньше, или 0,50% или меньше.Cu is solid-dissolved in pearlite structure ferrite to increase hardness (strength) by hardening the solid solution. In particular, Cu is an element that increases the hardness of the soft pearlite structure of the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck portion. In order to obtain these effects, it is preferable that the Cu content is 0.01% or more, 0.02% or more, or 0.10% or more. On the other hand, when the Cu content exceeds 1.00%, due to the greatly improved hardenability, a hard martensite structure may be formed in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion may increase, and fatigue damage resistance may deteriorate. For this reason, it is preferable that the content of Cu, if included, is 1.00% or less, 0.80% or less, or 0.50% or less.

[0045][0045]

Ni: 0-1,00%Ni: 0-1.00%

Ni улучшает ударную вязкость перлитной структуры, и в то же самое время улучшает твердость (прочность) за счет упрочнения твердого раствора. В частности, Ni является элементом, который увеличивает твердость мягкой перлитной структуры части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Ni составляло 0,01% или больше, 0,02% или больше, или 0,10% или больше. С другой стороны, когда содержание Ni превышает 1,00%, благодаря значительному улучшению прокаливаемости структура твердого мартенсита может образоваться в части шейки рельса, разность в твердости в поперечном сечении части шейки рельса может увеличиться, и стойкость к усталостному повреждению может ухудшиться. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Ni, если он содержится, составляло 1,00% или меньше, 0,80% или меньше, или 0,50% или меньше.Ni improves the toughness of the pearlite structure, and at the same time improves the hardness (strength) by solid solution strengthening. In particular, Ni is an element that increases the hardness of the soft pearlite structure of the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck portion. In order to obtain these effects, it is preferable that the Ni content is 0.01% or more, 0.02% or more, or 0.10% or more. On the other hand, when the Ni content exceeds 1.00%, due to the greatly improved hardenability, a hard martensite structure may be formed in the rail neck portion, the difference in hardness in the cross section of the rail neck portion may increase, and fatigue damage resistance may deteriorate. For this reason, it is preferable that the Ni content, if present, be 1.00% or less, 0.80% or less, or 0.50% or less.

[0046][0046]

V: 0-0,50%V: 0-0.50%

V увеличивает твердость (прочность) перлитной структуры за счет дисперсионного твердения карбидов и нитридов V, образующихся во время процесса охлаждения после горячей прокатки. В частности, V является элементом, который увеличивает твердость мягкой перлитной структуры части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание V составляло 0,005% или больше, 0,010% или больше, или 0,050% или больше. С другой стороны, когда содержание V превышает 0,50%, дисперсионное твердение за счет карбидов или нитридов V может быть чрезмерным, перлитная структура может стать хрупкой, и стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса может ухудшиться. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание V, если он содержится, составляло 0,50% или меньше, 0,40% или меньше, или 0,30% или меньше.V increases the hardness (strength) of the pearlite structure due to precipitation hardening of V carbides and nitrides formed during the cooling process after hot rolling. In particular, V is an element that increases the hardness of the soft pearlite structure of the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck portion. In order to obtain these effects, it is preferable that the V content is 0.005% or more, 0.010% or more, or 0.050% or more. On the other hand, when the V content exceeds 0.50%, precipitation hardening due to V carbides or V nitrides may be excessive, the pearlite structure may become brittle, and the fatigue damage resistance of the rail neck portion may deteriorate. For this reason, it is preferable that the content of V, if present, be 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.30% or less.

[0047][0047]

Nb: 0-0,050%Nb: 0-0.050%

Аналогично V, Nb увеличивает твердость (прочность) перлитной структуры за счет дисперсионного твердения карбидов и нитридов Nb, образующихся в процессе охлаждения после горячей прокатки. В частности, Nb является элементом, который увеличивает твердость мягкой перлитной структуры части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Nb составляло 0,0010% или больше, 0,0050% или больше, или 0,010% или больше. С другой стороны, когда содержание Nb превышает 0,050%, дисперсионное твердение за счет карбидов или нитридов Nb может быть чрезмерным, перлитная структура может стать хрупкой, и стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса может ухудшиться. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Nb, если он содержится, составляло 0,050% или меньше, 0,040% или меньше, или 0,030% или меньше.Similarly to V, Nb increases the hardness (strength) of the pearlite structure due to the precipitation hardening of Nb carbides and nitrides formed during cooling after hot rolling. In particular, Nb is an element that increases the hardness of the soft pearlite structure of the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck portion. In order to obtain these effects, it is preferable that the Nb content is 0.0010% or more, 0.0050% or more, or 0.010% or more. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.050%, precipitation hardening due to Nb carbides or nitrides may be excessive, the pearlite structure may become brittle, and the fatigue damage resistance of the rail neck portion may deteriorate. For this reason, it is preferable that the Nb content, if present, be 0.050% or less, 0.040% or less, or 0.030% or less.

[0048][0048]

Ti: 0-0,0500%Ti: 0-0.0500%

Ti выделяется как карбид Ti и нитрид Ti, образующиеся в процессе охлаждения после горячей прокатки, и увеличивает твердость (прочность) перлитной структуры за счет дисперсионного твердения. В частности, Ti является элементом, который увеличивает твердость мягкой перлитной структуры части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Ti составляло 0,0030% или больше, 0,0100% или больше, или 0,0150% или больше. С другой стороны, когда содержание Ti превышает 0,0500%, могут формироваться грубый карбид Ti и грубый нитрид Ti, и усталостное повреждение может происходить в части шейки рельса благодаря концентрации напряжений. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Ti, если он содержится, составляло 0,0500% или меньше, 0,0400% или меньше, или 0,0300% или меньше.Ti precipitates as Ti carbide and Ti nitride formed in the cooling process after hot rolling, and increases the hardness (strength) of the pearlite structure by precipitation hardening. In particular, Ti is an element that increases the hardness of the soft pearlite structure of the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck portion. In order to obtain these effects, it is preferable that the Ti content is 0.0030% or more, 0.0100% or more, or 0.0150% or more. On the other hand, when the Ti content exceeds 0.0500%, coarse Ti carbide and coarse Ti nitride may be formed, and fatigue damage may occur in the rail neck portion due to stress concentration. For this reason, it is preferable that the content of Ti, if present, is 0.0500% or less, 0.0400% or less, or 0.0300% or less.

[0049][0049]

Mg: 0-0,0200%Mg: 0-0.0200%

Mg является элементом, который связывается с серой, образуя тонкодисперсный сульфид (MgS). MgS мелко диспергирует MnS. В дополнение к этому, тонко диспергированный MnS служит ядром перлитного превращения, ускоряя его, подавляет формирование структуры доэвтектоидного феррита или доэвтектоидного цементита, формирующейся в части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Mg составляло 0,0005% или больше, 0,0010% или больше, или 0,0050% или больше. С другой стороны, когда содержание Mg превышает 0,0200%, может формироваться грубый оксид Mg, и усталостное повреждение может происходить в части шейки рельса благодаря концентрации напряжений. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Mg, если он содержится, составляло 0,0200% или меньше, 0,0150% или меньше, или 0,0100% или меньше.Mg is an element that bonds with sulfur to form finely dispersed sulfide (MgS). MgS finely disperses MnS. In addition, the finely dispersed MnS serves as the core of pearlite transformation, accelerating it, suppresses the formation of the hypoeutectoid ferrite or hypoeutectoid cementite structure formed in the rail neck part, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck part. In order to obtain these effects, it is preferable that the Mg content is 0.0005% or more, 0.0010% or more, or 0.0050% or more. On the other hand, when the Mg content exceeds 0.0200%, coarse Mg oxide may be formed, and fatigue damage may occur in the rail neck part due to stress concentration. For this reason, it is preferable that the Mg content, if present, be 0.0200% or less, 0.0150% or less, or 0.0100% or less.

[0050][0050]

Ca: 0-0,0200%Ca: 0-0.0200%

Ca является элементом, который имеет прочную силу связи с серой и образует сульфид (CaS). CaS тонко диспергирует MnS. Тонко диспергированный MnS служит ядром перлитного превращения, ускоряя его, подавляет формирование структуры доэвтектоидного феррита или доэвтектоидного цементита, формирующейся в части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Са составляло 0,0005% или больше, 0,0010% или больше, или 0,0050% или больше. С другой стороны, когда содержание Ca превышает 0,0200%, может формироваться грубый оксид Ca, и усталостное повреждение может происходить благодаря концентрации напряжений. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Са, если он содержится, составляло 0,0200% или меньше, 0,0150% или меньше, или 0,0100% или меньше.Ca is an element that has a strong bonding strength with sulfur and forms sulfide (CaS). CaS finely disperses MnS. The finely dispersed MnS serves as the core of pearlite transformation, accelerating it, suppresses the formation of the pro-eutectoid ferrite or hypo-eutectoid cementite structure formed in the rail neck part, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck part. In order to obtain these effects, it is preferable that the Ca content is 0.0005% or more, 0.0010% or more, or 0.0050% or more. On the other hand, when the Ca content exceeds 0.0200%, coarse Ca oxide may be formed and fatigue damage may occur due to stress concentration. For this reason, it is preferable that the content of Ca, if present, be 0.0200% or less, 0.0150% or less, or 0.0100% or less.

[0051][0051]

REM: 0-0,0500%REM: 0-0.0500%

REM является элементом для раскисления и десульфуризации и формирует оксисульфид REM (REM2O2S), служащий ядром для формирования включения на основе сульфида Mn, когда REM содержится. Кроме того, поскольку точка плавления оксисульфида (REM2O2S) является высокой, удлинение включений на основе сульфида Mn после горячей прокатки подавляется. В результате, когда REM содержится, MnS тонко диспергируется и служит ядром перлитного превращения, и перлитное превращение ускоряется. В результате формирование структуры доэвтектоидного феррита или доэвтектоидного цементита в части шейки рельса подавляется, разность в твердости в перлитной структуре уменьшается, и стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса улучшается. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание REM составляло 0,0005% или больше, 0,0010% или больше, или 0,0050% или больше. С другой стороны, когда содержание REM превышает 0,0500%, может формироваться грубый оксисульфид REM (REM2O2S), и усталостное повреждение может происходить в части шейки рельса благодаря концентрации напряжений. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание REM, если он содержится, составляло 0,0500% или меньше, 0,0400% или меньше, или 0,0300% или меньше.REM is an element for deoxidation and desulfurization and forms REM oxysulfide (REM 2 O 2 S) serving as a core for forming a Mn sulfide-based inclusion when REM is contained. In addition, since the melting point of the oxysulfide (REM 2 O 2 S) is high, the elongation of the Mn sulfide-based inclusions after hot rolling is suppressed. As a result, when REM is contained, MnS is finely dispersed and serves as the core of pearlite transformation, and pearlite transformation is accelerated. As a result, the formation of a pro-eutectoid ferrite or hypo-eutectoid cementite structure in the rail neck part is suppressed, the difference in hardness in the pearlite structure is reduced, and the fatigue damage resistance of the rail neck part is improved. In order to obtain these effects, it is preferable that the REM content is 0.0005% or more, 0.0010% or more, or 0.0050% or more. On the other hand, when the REM content exceeds 0.0500%, coarse REM oxysulfide (REM 2 O 2 S) may be formed, and fatigue damage may occur in the rail neck portion due to stress concentration. For this reason, it is preferable that the REM content, if present, be 0.0500% or less, 0.0400% or less, or 0.0300% or less.

[0052][0052]

Здесь REM представляет собой редкоземельный металл, такой как Ce, La, Pr или Nd. Вышеупомянутое содержание ограничивает полное содержание всех редкоземельных металлов. Когда сумма количеств всех элементов REM находится в вышеупомянутом диапазоне, те же самые эффекты могут быть получены, когда REM включаются в форме единственного элемента или в форме множества элементов.Here, REM is a rare earth metal such as Ce, La, Pr, or Nd. The above content limits the total content of all rare earth metals. When the sum of the amounts of all REM elements is in the above-mentioned range, the same effects can be obtained when REMs are included in the form of a single element or in the form of a plurality of elements.

[0053][0053]

Zr: 0-0,0200%Zr: 0-0.0200%

Zr связывается с O и образует включения ZrO2. Поскольку включения ZrO2 имеют превосходные характеристики согласования решетки с γ-Fe, включения ZrO2 служат зародышами высокоуглеродистой рельсовой стали, в которой γ-Fe является затвердевшей первичной фазой, и увеличивают долю равноосных кристаллов в структуре отверждения, и таким образом подавляют формирование зоны сегрегации в центральной части блюма или сляба, подавляют формирование структуры мартенсита или доэвтектоидного цементита в части шейки рельса, уменьшают разность в твердости в перлитной структуре, и улучшают стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Zr составляло 0,0001% или больше, 0,0010% или больше, или 0,0050% или больше. С другой стороны, когда содержание Zr превышает 0,0200%, может быть сформировано большое количество грубых включений на основе Zr, и усталостное повреждение может происходить в части шейки рельса благодаря концентрации напряжений. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Zr, если он содержится, составляло 0,0200%, 0,0150% или 0,0100%.Zr binds to O and forms ZrO 2 inclusions. Since the ZrO 2 inclusions have excellent lattice matching characteristics with γ-Fe, the ZrO 2 inclusions serve as nuclei for high-carbon rail steel in which γ-Fe is the solidified primary phase, and increase the proportion of equiaxed crystals in the solidification structure, and thus suppress the formation of a segregation zone in of the center part of the bloom or slab, suppress the formation of martensite or hypoeutectoid cementite structure in the rail neck part, reduce the difference in hardness in the pearlite structure, and improve the fatigue damage resistance of the rail neck part. In order to obtain these effects, it is preferable that the Zr content is 0.0001% or more, 0.0010% or more, or 0.0050% or more. On the other hand, when the Zr content exceeds 0.0200%, a large amount of coarse Zr-based inclusions may be formed, and fatigue damage may occur in the rail neck portion due to stress concentration. For this reason, it is preferable that the content of Zr, if present, is 0.0200%, 0.0150%, or 0.0100%.

[0054][0054]

N: 0-0,0200%N: 0-0.0200%

N сегрегируется на границе аустенитного зерна, и таким образом способствует перлитному превращению от границы аустенитного зерна, подавляет формирование структуры доэвтектоидного феррита или доэвтектоидного цементита в части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. В дополнение к этому, когда N включается вместе с V, ускоряется выделение карбонитридов V в процессе охлаждения после горячей прокатки, твердость (прочность) перлитной структуры увеличивается, и стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса улучшается. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание N составляло 0,0060% или больше, 0,0080% или больше, или 0,0100% или больше. С другой стороны, когда содержание N превышает 0,0200%, может быть трудно твердорастворить N в стали. В этом случае могут образовываться пузырьки, служащие источником усталостного повреждения, и усталостное повреждение может происходить в части шейки рельса. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание N, если он содержится, составляло 0,0200% или меньше, 0,0180% или меньше, или 0,0150% или меньше.N segregates at the austenite grain boundary, and thus promotes pearlite transformation from the austenite grain boundary, suppresses the formation of the proeutectoid ferrite or hypoeutectoid cementite structure in the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves the fatigue damage resistance of the rail neck portion. In addition, when N is included together with V, the precipitation of V carbonitrides in the cooling process after hot rolling is accelerated, the hardness (strength) of the pearlite structure is increased, and the fatigue damage resistance of the rail neck part is improved. In order to obtain these effects, it is preferable that the N content is 0.0060% or more, 0.0080% or more, or 0.0100% or more. On the other hand, when the N content exceeds 0.0200%, it may be difficult to solidly dissolve the N in the steel. In this case, bubbles may form and serve as a source of fatigue damage, and fatigue damage may occur in the neck part of the rail. For this reason, it is preferable that the N content, if present, be 0.0200% or less, 0.0180% or less, or 0.0150% or less.

[0055][0055]

Al: 0-1,00%Al: 0-1.00%

Al является элементом, который функционирует как раскислитель. В дополнение к этому, Al является элементом, который сдвигает температуру эвтектоидного превращения в сторону повышения, и является элементом, который способствует увеличению твердости (прочности) перлитной структуры, увеличивает твердость мягкой перлитной структуры части шейки рельса, уменьшает разность в твердости в перлитной структуре и улучшает стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. Для того чтобы получить эти эффекты, предпочтительно, чтобы содержание Al составляло 0,0100% или больше, 0,0500% или больше, или 0,1000% или больше. С другой стороны, когда содержание Al превышает 1,00%, может быть трудно твердорастворить Al в стали. В этом случае могут образовываться грубые включения на основе глинозема, усталостные трещины могут инициироваться от этих грубых включений, и усталостное повреждение может происходить в части шейки рельса. Кроме того, в этом случае оксид может формироваться во время сварки рельса, и свариваемость может значительно ухудшиться. По этой причине предпочтительно, чтобы содержание Al, если он содержится, составляло 1,00% или меньше, 0,80% или меньше, или 0,60% или меньше.Al is an element that functions as a deoxidizer. In addition, Al is an element that shifts the eutectoid transformation temperature upward, and is an element that helps to increase the hardness (strength) of the pearlite structure, increases the hardness of the soft pearlite structure of the rail neck portion, reduces the difference in hardness in the pearlite structure, and improves resistance to fatigue damage of the rail neck part. In order to obtain these effects, it is preferable that the Al content is 0.0100% or more, 0.0500% or more, or 0.1000% or more. On the other hand, when the Al content exceeds 1.00%, it may be difficult to solidify Al in the steel. In this case, coarse alumina-based inclusions may form, fatigue cracks may be initiated from these coarse inclusions, and fatigue damage may occur in the rail neck portion. In addition, in this case, an oxide may be formed during welding of the rail, and the weldability may deteriorate significantly. For this reason, it is preferable that the Al content, if present, be 1.00% or less, 0.80% or less, or 0.60% or less.

[0056][0056]

(2) Металлографическая структура(2) Metallographic structure

Далее будет подробно описана причина ограничения в рельсе в соответствии с настоящим вариантом осуществления 90% площади или более металлографической структуры в поперечном сечении части шейки перлитной структурой. В связи с этим, «металлографическая структура в поперечном сечении части шейки рельса» означает металлографическую структуру в диапазоне ±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса в поперечном сечении части шейки.Next, the reason for the limitation in the rail according to the present embodiment of 90% of the area or more of the metallographic structure in the cross section of the neck part by the pearlite structure will be described in detail. In this regard, "metallographic structure in the cross section of the rail neck part" means the metallographic structure in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the lower part of the rail and the upper part of the rail in the cross section of the neck part.

[0057][0057]

Сначала будет описана причина ограничения 90% площади или больше перлитной структурой.First, the reason for limiting an area of 90% or more to a pearlite structure will be described.

Перлитная структура представляет собой структуру, выгодную для улучшения стойкости к усталостному повреждению, поскольку прочность (твердость) может быть легко получена, даже если количество легирующих элементов является малым. Кроме того, прочностью (твердостью) перлитной структуры можно легко управлять. Следовательно, для того чтобы улучшить стойкость к усталостному повреждению поперечного сечения части шейки рельса, количество перлитной структуры было ограничено предопределенным количеством или больше.The pearlite structure is a structure advantageous for improving fatigue damage resistance because strength (hardness) can be easily obtained even if the amount of alloying elements is small. In addition, the strength (hardness) of the pearlite structure can be easily controlled. Therefore, in order to improve the fatigue damage resistance of the cross section of the rail neck portion, the amount of the pearlite structure was limited to a predetermined amount or more.

[0058][0058]

В дополнение к этому, область, в которой металлографическая структура регулируется в поперечном сечении части шейки рельса, является частью, которая требует стойкости к усталостному повреждению в части шейки рельса. Фиг. 5 показывает участок части шейки, требующий перлитной структуры. По меньшей мере 90% площади или больше металлографической структуры в диапазоне±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса может быть перлитной структурой.In addition, the area in which the metallographic structure is adjusted in the cross section of the rail neck part is the part that requires fatigue damage resistance in the rail neck part. Fig. 5 shows a portion of the neck portion requiring a pearlite structure. At least 90% of the area or more of the metallographic structure in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the lower part of the rail and the upper part of the rail may be a pearlite structure.

[0059][0059]

Желательно, чтобы металлографическая структура в поперечном сечении части шейки рельса в соответствии с настоящим вариантом осуществления была перлитной структурой, как было описано выше, но в зависимости от компонентной системы рельса или способа производства термической обработки структура проэвтектоидного феррита, структура проэвтектоидного цементита, структура бейнита или структура мартенсита могут быть смешаны в перлитной структуре в небольшом количестве, составляющем 10% или меньше по площади. Однако, даже когда эти структуры смешиваются, если количество смешивания является небольшим, эти структуры не влияют значительно на твердость части шейки рельса, и не оказывают значительного негативного влияния на стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса. По этой причине в качестве структуры части шейки рельса, имеющей превосходную стойкость к усталостному повреждению, можно смешивать структуру доэвтектоидного феррита, структуру проэвтектоидного цементита, структуру бейнита и структуру мартенсита в небольшом количестве, составляющем 10% площади или меньше. Другими словами, 90% площади или больше металлографической структуры в поперечном сечении части шейки рельса в соответствии с настоящим вариантом осуществления могут быть перлитной структурой. Для того, чтобы в достаточной степени улучшить стойкость к усталостному повреждению, желательно, чтобы 92% площади или больше, 95% площади или больше, или 98% площади или больше металлографической структуры в поперечном сечении части шейки были перлитной структурой.It is desirable that the metallographic structure in the cross section of the rail neck portion according to the present embodiment be a pearlite structure as described above, but depending on the rail component system or the heat treatment production method, the pro-eutectoid ferrite structure, the pro-eutectoid cementite structure, the bainite structure, or the martensite can be mixed into the pearlite structure in a small amount of 10% or less by area. However, even when these structures are mixed, if the amount of mixing is small, these structures do not significantly affect the hardness of the rail neck portion, and do not significantly adversely affect the fatigue damage resistance of the rail neck portion. For this reason, as the structure of the rail neck part having excellent fatigue damage resistance, it is possible to mix the proeutectoid ferrite structure, the proeutectoid cementite structure, the bainite structure, and the martensite structure in a small amount of 10% area or less. In other words, 90% of the area or more of the metallographic structure in the cross section of the rail neck portion according to the present embodiment may be a pearlite structure. In order to sufficiently improve the fatigue damage resistance, it is desirable that 92% of the area or more, 95% of the area or more, or 98% of the area or more of the metallographic structure in the cross section of the neck part is a pearlite structure.

[0060][0060]

Способ наблюдения и количественного определения структуры в поперечном сечении части шейки рельса является следующим.The method for observing and quantifying the structure in the cross section of the rail neck portion is as follows.

[Способ наблюдения и количественного определения структуры в поперечном сечении части шейки рельса][Method for Observing and Quantifying Structure in a Cross-Section of a Part of a Rail Neck]

• Способ наблюдения• Method of observation

Устройство: оптический микроскопDevice: optical microscope

Сбор образцов для наблюдения: образец вырезался из поперечного сечения в диапазоне ±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса (см. Фиг. 5).Collection of samples for observation: the sample was cut from a cross section in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the bottom of the rail and the top of the rail (see Fig. 5).

Предварительная обработка: поперечное сечение полировалось алмазным абразивом со средним размером зерна 1 мкм, после чего выполнялось травление ниталем.Pretreatment: The cross section was polished with diamond abrasive with an average grain size of 1 µm, after which nital etching was performed.

Увеличение наблюдения: 200Observation Increase: 200

• Положение наблюдения• Surveillance position

Положение: положение в 1,0 мм от наружной поверхности части шейки рельса и положение центра толщины части шейкиPosition: position 1.0 mm from the outer surface of the rail neck part and the position of the thickness center of the neck part

• Количественное определение структуры• Quantification of structure

Количество наблюдений: пять или более полей зрения в каждом из положения в 1,0 мм от наружной поверхности и положения центра толщины части шейкиNumber of observations: five or more fields of view at each of the position 1.0 mm from the outer surface and the position of the center of the thickness of the part of the neck

Количественное определение: среднее значение долей площади (всего 10 или более полей зрения) перлита в положении 1,0 мм от наружной поверхности (пять или более полей зрения) и в положении центра толщины части шейки (пять или более полей зрения) определялось как доля перлита в металлографической структуре в поперечном сечении части шейки рельса.Quantitative determination: the average value of the area fractions (total 10 or more fields of view) of pearlite at a position of 1.0 mm from the outer surface (five or more fields of view) and at the position of the center of thickness of the part of the neck (five or more fields of view) was determined as the percentage of pearlite in a metallographic structure in the cross section of a part of the rail neck.

[0061][0061]

(3) Причина ограничения минимального значения твердости поперечного сечения части шейки(3) Reason for limiting the minimum hardness value of the cross section of the neck part

Далее будет описана причина ограничения в рельсе в соответствии с настоящим вариантом осуществления минимального значения твердости в поперечном сечении части шейки рельса диапазоном HV 300 или больше. В связи с этим, «минимальное значение твердости в поперечном сечении части шейки рельса» означает минимальное значение твердости в диапазоне ±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса в поперечном сечении части шейки.Next, the reason for the restriction in the rail according to the present embodiment of the minimum cross-sectional hardness value of the rail neck part to be in the range of HV 300 or more will be described. In this connection, "minimum hardness value in the cross-section of the neck part of the rail" means the minimum hardness value in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the bottom of the rail and the top of the rail in the cross-section of the neck part.

[0062][0062]

Когда минимальное значение твердости поперечного сечения части шейки составляет менее HV 300, при использовании на высоконагруженных железных дорогах усталостная трещина инициируется от части шейки, усталостная прочность не может быть обеспечена, и стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса ухудшается. По этой причине минимальное значение твердости поперечного сечения части шейки ограничивается диапазоном HV 300 или больше. В связи с этим, чтобы устойчиво гарантировать стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса, желательно, чтобы минимальное значение твердости поперечного сечения части шейки составляло HV 320 или больше, HV 340 или больше, или HV 360 или больше. Максимальное значение твердости поперечного сечения части шейки особенно не ограничивается, если удовлетворяется требование для разности в твердости, которое будет описано позже, но, чтобы предотвратить ухудшение ударной вязкости части шейки рельса, желательно, чтобы минимальное значение твердости поперечного сечения части шейки составляло HV 450 или меньше, HV 420 или меньше, или HV 400 или меньше.When the minimum cross-sectional hardness value of the neck part is less than HV 300, when used in high-load railways, a fatigue crack is initiated from the neck part, the fatigue strength cannot be secured, and the fatigue damage resistance of the rail neck part deteriorates. For this reason, the minimum value of the cross-sectional hardness of the neck part is limited to the range of HV 300 or more. Therefore, in order to stably ensure the fatigue damage resistance of the rail neck part, it is desirable that the minimum cross-sectional hardness value of the neck part is HV 320 or more, HV 340 or more, or HV 360 or more. The maximum value of the cross-sectional hardness value of the neck part is not particularly limited if the requirement for the difference in hardness to be described later is satisfied, but in order to prevent deterioration of the toughness of the rail neck part, it is desirable that the minimum hardness value of the cross-sectional part of the neck be HV 450 or less. , HV 420 or less, or HV 400 or less.

[0063][0063]

(4) Причина ограничения разности между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса(4) Reason for limiting the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck part

Далее будет описана причина ограничения в рельсе в соответствии с настоящим вариантом осуществления разности между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса диапазоном HV 40 или меньше. В связи с этим, «разность между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса» означает разность между максимальным значением и минимальным значением твердости в диапазоне ±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса в поперечном сечении части шейки.Next, the reason for the limitation in the rail according to the present embodiment of the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck portion of the HV range of 40 or less will be described. In this regard, "the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness in the cross-section of the rail neck part" means the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the lower part of the rail and the upper part rail in the cross section of the neck part.

[0064][0064]

Когда разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки превышает HV 40, на высоконагруженных железных дорогах напряжение, прикладываемое к части шейки рельса, концентрируется в части, в которой твердость является значительно неоднородной, и инициируются трещины, так что стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса ухудшается. По этой причине разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки рельса ограничивается диапазоном HV 40 или меньше.When the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness of the neck portion exceeds HV 40, in heavily loaded railways, the stress applied to the rail neck portion is concentrated in the portion in which the hardness is highly inhomogeneous, and cracks are initiated so that the fatigue damage resistance part of the rail neck is deteriorating. For this reason, the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness of the rail neck portion is limited to a range of HV 40 or less.

[0065][0065]

Кроме того, чтобы еще больше улучшить стойкость к усталостному повреждению части шейки рельса, желательно, чтобы разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки рельса была ограничена диапазоном HV 30 или меньше, HV 20 или меньше, или HV 15 или меньше. В связи с этим, нет необходимости ограничивать значение нижнего предела разности между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки рельса, и значение нижнего предела может быть установлено равным HV 0, но разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки рельса обычно устанавливается равной HV 10 или больше.In addition, in order to further improve the fatigue damage resistance of the rail neck portion, it is desirable that the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness of the rail neck portion be limited to a range of HV 30 or less, HV 20 or less, or HV 15 or less. Therefore, it is not necessary to limit the value of the lower limit of the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness of the cross section of the rail neck part, and the lower limit value can be set to HV 0, but the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness of the cross section of the rail neck part usually set to HV 10 or more.

[0066][0066]

Твердость поперечного сечения части шейки рельса измеряется при следующих условиях.The cross-sectional hardness of the rail neck part is measured under the following conditions.

[Способ измерения твердости поперечного сечения части шейки рельса, условия измерения и способ определения твердости][Method of measuring the cross-sectional hardness of the rail neck part, measurement conditions and method for determining the hardness]

Устройство и способ измеренияDevice and method of measurement

Устройство: твердомер Виккерса (нагрузка 98 Н)Device: Vickers hardness tester (load 98 N)

Взятие тестового образца для измерения: образец вырезался из поперечного сечения части шейки рельсаTaking a test sample for measurement: the sample was cut from the cross section of the rail neck part

Предварительная обработка: поперечное сечение полировалось алмазными абразивными частицами, имеющими средний размер зерна 1 мкмPretreatment: The cross section was polished with diamond abrasive particles having an average grain size of 1 µm

Способ измерения: твердость измерялась в соответствии со стандартом JIS Z 2244: 2009Measurement Method: Hardness measured according to JIS Z 2244:2009

Положение измеренияMeasurement position

Положение измерения находилось в поперечном сечении в диапазоне ±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса (см. Фиг. 1).The measurement position was in the cross section in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the bottom of the rail and the top of the rail (see Fig. 1).

Углубления непрерывно делались в направлении толщины части шейки в ряд с шагом 1,0 мм, при этом исходной точкой непрерывного вдавливания является положение на глубине 1,0 мм от внешней поверхности части шейки, и измерялась твердость. Измерение твердости выполнялось по меньшей мере на пяти линиях.Indentations were continuously made in the thickness direction of the neck portion in a row in 1.0 mm increments, with the starting point of continuous indentation being a position at a depth of 1.0 mm from the outer surface of the neck portion, and the hardness was measured. The hardness measurement was performed on at least five lines.

В связи с этим, для устранения взаимного влияния углублений между линиями измерения предусматривался интервал 1,0 мм или больше.In this regard, in order to eliminate the mutual influence of the depressions between the measurement lines, an interval of 1.0 mm or more was provided.

Способ определения твердостиMethod for determining hardness

Минимальное значение и максимальное значение измеренной твердости определялись как минимальное значение и максимальное значение твердости поперечного сечения шейки рельса.The minimum value and maximum value of the measured hardness were determined as the minimum value and maximum value of the hardness of the cross section of the rail neck.

[0067][0067]

(5) Способ управления твердостью поперечного сечения части шейки рельса(5) Method for controlling the cross-sectional hardness of the rail neck part

Твердостью поперечного сечения части шейки рельса можно управлять путем регулирования, например, условий горячей прокатки и условий регулируемого охлаждения для части головки и части шейки после горячей прокатки.The cross-sectional hardness of the rail neck portion can be controlled by adjusting, for example, hot rolling conditions and controlled cooling conditions for the head portion and the neck portion after hot rolling.

[0068][0068]

Если рельс в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя описанные выше состав, металлографические структуры и твердость, эффекты могут быть получены независимо от способа производства. Однако, например, рельс может быть получен путем плавления рельсовой стали, имеющей вышеописанный состав, в обычно используемой плавильной печи, такой как конвертер или электрическая печь, разливки жидкой стали методом изготовления слитков и блюминга или методом непрерывной разливки, выполнения горячей прокатки полученного блюма или сляба, и выполнения регулируемого охлаждения поверхности части шейки рельса, чтобы управлять твердостью поперечного сечения части шейки рельса.If the rail according to the present embodiment includes the above-described composition, metallographic structures, and hardness, effects can be obtained regardless of the manufacturing method. However, for example, a rail can be obtained by melting a rail steel having the above composition in a commonly used melting furnace such as a converter or an electric furnace, casting liquid steel by an ingot and blooming method or a continuous casting method, performing hot rolling of the obtained bloom or slab. , and performing controlled cooling of the surface of the rail neck portion to control the cross-sectional hardness of the rail neck portion.

[0069][0069]

Например, в способе производства рельса в соответствии с настоящим вариантом осуществления расплавленная сталь после регулировки состава отливается, чтобы получить блюм, и блюм нагревается до 1250-1300°C и подвергается горячей прокатке в форму рельса. Затем рельс в соответствии с настоящим вариантом осуществления может быть получен путем выполнения либо контролируемого охлаждения поверхности части шейки рельса после горячей прокатки, либо контролируемого охлаждения поверхности части шейки рельса после горячей прокатки, естественного охлаждения, а затем повторного нагревания.For example, in the method for producing a rail according to the present embodiment, molten steel after adjusting the composition is cast to form a bloom, and the bloom is heated to 1250-1300°C and hot rolled into a rail shape. Then, the rail according to the present embodiment can be obtained by performing either controlled cooling of the surface of the rail neck portion after hot rolling, or controlled cooling of the surface of the rail neck portion after hot rolling, natural cooling, and then reheating.

[0070][0070]

В ряде процессов производственными условиями, такими как условия горячей прокатки, условия контролируемого охлаждения после горячей прокатки, условия повторного нагревания после горячей прокатки и условия контролируемого охлаждения после повторного нагревания, можно управлять для регулирования твердости поперечного сечения части шейки. В связи с этим, производственные температурные условия, которые будут описаны ниже, должны применяться ко всей поверхности части шейки рельса (наружной поверхности части шейки рельса). Даже когда эти производственные температурные условия применяются к поверхности части головки рельса, считается, что термическая предыстория и т.п. поверхности шейки рельса не контролируются надлежащим образом. Часть головки рельса и часть шейки рельса имеют различные толщины, и таким образом имеют, например, разную степень повторного нагревания и т.п. во время охлаждения. По этой причине поверхности части головки рельса и части шейки рельса неизбежно имеют различные термические предыстории.In a number of processes, operating conditions such as hot rolling conditions, controlled cooling conditions after hot rolling, reheating conditions after hot rolling, and controlled cooling conditions after reheating can be controlled to control the hardness of the cross section of the neck portion. In this regard, the production temperature conditions to be described below should be applied to the entire surface of the rail neck part (outer surface of the rail neck part). Even when these manufacturing temperature conditions are applied to the surface of the railhead part, it is considered that the thermal history, etc. rail neck surfaces are not properly controlled. The rail head portion and the rail neck portion have different thicknesses, and thus have, for example, different reheat rates and the like. during cooling. For this reason, the surfaces of the rail head portion and the rail neck portion inevitably have different thermal histories.

[0071][0071]

Подходящие условия горячей прокатки и условия повторного нагреванияSuitable hot rolling conditions and reheating conditions

Для того, чтобы гарантировать твердость поперечного сечения части шейки рельса, окончательная температура прокатки в части шейки устанавливается равной 750-1000°C (температура наружной поверхности части шейки рельса), так, чтобы можно было обеспечить минимальное значение твердости поперечного сечения части шейки.In order to ensure the cross-sectional hardness of the rail neck part, the final rolling temperature in the neck part is set to 750-1000°C (outer surface temperature of the rail neck part), so that the minimum cross-sectional hardness of the neck part can be ensured.

[0072][0072]

В качестве способа горячей прокатки блюм или сляб подвергаются черновой прокатке с помощью способа, описанного, например, в Патентном документе 6 и т.п. После этого промежуточная прокатка выполняется за несколько проходов с использованием реверсивного стана, а затем чистовая прокатка выполняется за два или более проходов с использованием непрерывного стана, что является желательным способом.As the hot rolling method, a bloom or slab is subjected to rough rolling by the method described in Patent Document 6, for example, and the like. Thereafter, intermediate rolling is performed in several passes using a reversing mill, and then finishing rolling is performed in two or more passes using a continuous mill, which is a desirable method.

[0073][0073]

В дополнение к этому, когда рельс временно охлаждается после горячей прокатки, а затем подвергается повторному нагреванию, в качестве условий повторного нагревания, например, повторное нагревание выполняется таким образом, что температура повторного нагревания части шейки рельса находится в диапазоне 800-1100°C (температура наружной поверхности части шейки рельса), так, чтобы можно было обеспечить минимальное значение твердости поперечного сечения части шейки.In addition, when the rail is temporarily cooled after hot rolling and then subjected to reheating, as reheating conditions, for example, reheating is performed such that the reheating temperature of the rail neck part is in the range of 800-1100°C (temperature outer surface of the rail neck part) so that the minimum cross-sectional hardness of the neck part can be ensured.

[0074][0074]

Подходящие условия контролируемого охлаждения после горячей прокатки и условия контролируемого охлаждения после повторного нагреванияSuitable controlled cooling conditions after hot rolling and controlled cooling conditions after reheating

Методика выполнения контролируемого охлаждения части шейки рельса особенно не ограничивается. Для того, чтобы придать стойкость к усталостному повреждению и управлять твердостью поперечного сечения, контролируемое охлаждение части шейки рельса выполняется во время термической обработки с использованием обдува воздухом, охлаждения туманом, охлаждения обдувом смесью воды/воздуха или их комбинации. В связи с этим, скоростью охлаждения и диапазоном температуры охлаждения при контролируемом охлаждении управляют на основе температуры наружной поверхности части шейки рельса, как было описано выше.The technique for performing controlled cooling of the rail neck portion is not particularly limited. In order to impart resistance to fatigue damage and control cross-sectional hardness, controlled cooling of the rail neck portion is performed during heat treatment using air blowing, mist cooling, water/air mixture blowing cooling, or a combination thereof. In this regard, the cooling rate and the cooling temperature range of the controlled cooling are controlled based on the temperature of the outer surface of the rail neck portion as described above.

[0075][0075]

Контролируемое охлаждение выполняется с целью увеличения однородности твердости поперечного сечения части шейки рельса. В части шейки присутствует зона сегрегации, и твердость может быть неоднородной. Следовательно, при контролируемом охлаждении, чтобы подавить повышение твердости зоны сегрегации, ускоренное охлаждение временно останавливается после ускоренного охлаждение первой стадии, температура сохраняется за счет использования повышения температуры, вызванного внутренним повторным нагреванием, и небольшого ускоренного охлаждения, и повышение твердости части сегрегации подавляется. В частности, небольшое ускоренное охлаждение (контролируемое охлаждение) выполняется путем распыления охлаждающей среды, так что повышение температуры наружной поверхности части шейки, вызванное повторным нагреванием, и снижение температуры наружной поверхности части шейки за счет распыления охлаждающей среды уравновешиваются, чтобы температура наружной поверхности части шейки оставалась по существу постоянной. После конца выдержки температуры выполняется ускоренное охлаждение второй стадии для того, чтобы гарантировать твердость. Подходящий диапазон условий охлаждения показан ниже. В связи с этим, средняя скорость ускоренного охлаждения представляет собой значение, получаемое путем усреднения скорости охлаждения во время распыления охлаждающей среды, а именно путем деления разности между начальной температурой распыления охлаждающей среды и конечной температурой распыления охлаждающей среды на время распыления охлаждающей среды.Controlled cooling is performed in order to increase the uniformity of the cross-sectional hardness of the rail neck portion. There is a segregation zone in the neck portion and the hardness may be uneven. Therefore, in controlled cooling, in order to suppress the increase in hardness of the segregation zone, the accelerated cooling is temporarily stopped after the accelerated cooling of the first stage, the temperature is maintained by using the temperature increase caused by the internal reheating and the slight accelerated cooling, and the increase in hardness of the segregation part is suppressed. In particular, a slight accelerated cooling (controlled cooling) is performed by spraying a cooling medium, so that the increase in the temperature of the outer surface of the neck part caused by reheating and the decrease in the temperature of the outer surface of the neck part due to the spraying of the coolant are balanced so that the temperature of the outer surface of the neck part remains essentially constant. After the end of the holding temperature, accelerated cooling of the second stage is carried out in order to guarantee the hardness. A suitable range of cooling conditions is shown below. Incidentally, the average accelerated cooling rate is a value obtained by averaging the cooling rate at the time of coolant spraying, namely by dividing the difference between the coolant spray start temperature and the coolant spray end temperature by the coolant spray time.

[0076][0076]

(1) Когда контролируемое охлаждение выполняется после горячей прокатки(1) When controlled cooling is performed after hot rolling

Контролируемая часть: наружная поверхность части шейки рельсаControlled part: outer surface of the rail neck part

Средняя скорость охлаждения во время ускоренного охлаждения первой стадии: 0,5-5,0°C/сAverage cooling rate during accelerated cooling of the first stage: 0.5-5.0°C/s

Диапазон температур остановки охлаждения: 580-680°CRefrigeration stop temperature range: 580-680°C

Выдержка температуры: 20-200 с в диапазоне 580-680°C (небольшое ускоренное охлаждение)Temperature hold: 20-200 s in the range of 580-680°C (slightly accelerated cooling)

Средняя скорость охлаждения во время ускоренного охлаждения второй стадии: 2,0-5,0°C/сAverage cooling rate during accelerated cooling of the second stage: 2.0-5.0°C/s

Диапазон температур остановки охлаждения: 500°C или меньшеRefrigeration stop temperature range: 500°C or less

[0077][0077]

(2) Когда контролируемое охлаждение выполняется после повторного нагревания(2) When controlled cooling is performed after reheating

Контролируемая часть: наружная поверхность части шейки рельсаControlled part: outer surface of the rail neck part

Средняя скорость охлаждения во время ускоренного охлаждения первой стадии: 1,0-6,0°C/сAverage cooling rate during accelerated cooling of the first stage: 1.0-6.0°C/s

Диапазон температур остановки охлаждения: 580-680°CRefrigeration stop temperature range: 580-680°C

Выдержка температуры: 20-200 с в диапазоне 580-680°C (небольшое ускоренное охлаждение)Temperature hold: 20-200 s in the range of 580-680°C (slightly accelerated cooling)

Средняя скорость охлаждения во время ускоренного охлаждения второй стадии: 2,0-5,0°C/сAverage cooling rate during accelerated cooling of the second stage: 2.0-5.0°C/s

Диапазон температур остановки охлаждения: 500°C или меньшеRefrigeration stop temperature range: 500°C or less

[0078][0078]

Контролируемое охлаждение части шейки выполнялось путем разбрызгивания охлаждающей среды, такой как воздух или охлаждающая вода, либо на поверхность части шейки рельса, либо на поверхность части головки, либо на обе поверхности. В дополнение к этому, выдержкой температуры можно управлять, повторяя небольшое ускоренное охлаждение в зависимости от величины повышения температуры за счет повторного нагревания.Controlled cooling of the neck portion was performed by spraying a cooling medium such as air or cooling water onto either the surface of the rail neck portion, or the surface of the head portion, or both. In addition, the holding temperature can be controlled by repeating a slight accelerated cooling depending on the amount of temperature rise due to the reheating.

В связи с этим, часть, которая подвергается контролируемому охлаждению, является частью шейки рельса, но когда выполняется охлаждение рельса в стоячем положении (головка находится сверху), охлаждающая среда может впрыскиваться на поверхность части головки рельса и стекать на поверхность части шейки рельса, охлаждая ее. Следовательно, как было описано выше, прямое охлаждение поверхности части шейки рельса не обязательно. Однако, само собой разумеется, что даже когда охлаждающая среда впрыскивается на поверхность части головки рельса, целью регулирования является температура наружной поверхности части шейки.In this regard, the part that undergoes controlled cooling is the rail neck part, but when the rail is cooled in a standing position (the head is on top), the cooling medium can be injected onto the surface of the rail head part and flow down to the surface of the rail neck part, cooling it. . Therefore, as described above, direct cooling of the surface of the rail neck portion is not necessary. However, it goes without saying that even when the cooling medium is injected onto the surface of the rail head part, the target of the regulation is the temperature of the outer surface of the neck part.

[0079][0079]

Подходящие материалы и условия производства для части головки и части подошвы рельсаSuitable materials and production conditions for the head part and foot part of the rail

Материал части головки и части подошвы рельса особенно не ограничивается. Желательно иметь структуру, в которой даже при небольшом количестве легирующих элементов можно легко получить прочность (твердость) и обеспечить износостойкость или стойкость к усталостному повреждению.The material of the head part and the bottom part of the rail is not particularly limited. It is desirable to have a structure in which, even with a small amount of alloying elements, strength (hardness) and wear resistance or fatigue damage resistance can be easily obtained.

Желательно, чтобы часть головки рельса имела перлитную структуру с твердостью HV 340 или больше, чтобы гарантировать износостойкость.It is desirable that the rail head part has a pearlite structure with a hardness of HV 340 or more to ensure wear resistance.

Желательно, чтобы часть подошвы рельса также имела металлографическую структуру, имеющую твердость HV 300 или больше, чтобы гарантировать стойкость к усталостному повреждению. Поскольку нет необходимости гарантировать износостойкость в части подошвы, часть подошвы не ограничивается перлитной структурой, и может включать в себя такую металлографическую структуру, как бейнит, имеющий превосходный баланс между прочностью и податливостью.It is desirable that the rail bottom portion also has a metallographic structure having a hardness of HV 300 or more to ensure fatigue damage resistance. Since it is not necessary to ensure wear resistance in the outsole part, the outsole part is not limited to a pearlite structure, and may include a metallographic structure such as bainite having an excellent balance between toughness and ductility.

В дополнение к этому, чтобы гарантировать твердость, желательно выполнять термическую обработку части головки рельса после горячей прокатки или повторного нагревания. Твердость части головки рельса может быть обеспечена путем выполнения ускоренного охлаждения с использованием способов, описанных в Патентном документе 1, Патентном документе 7 и т.п. Для того, чтобы гарантировать твердость части подошвы рельса, достичь баланса между частью подошвы рельса и частью головки во время термической обработки и подавить изгиб, желательно выполнять то же самое ускоренное охлаждение, что и для части головки рельса.In addition, in order to ensure hardness, it is desirable to heat treat the rail head portion after hot rolling or reheating. The hardness of the rail head portion can be ensured by performing accelerated cooling using the methods described in Patent Document 1, Patent Document 7, and the like. In order to ensure the hardness of the rail foot part, achieve a balance between the rail foot part and the head part during heat treatment, and suppress bending, it is desirable to perform the same accelerated cooling as that of the rail head part.

[0080][0080]

Рельс в соответствии с настоящим вариантом осуществления может быть произведен путем комбинирования и использования способа управления твердостью части головки рельса и новых закономерностей, полученных авторами настоящего изобретения.The rail according to the present embodiment can be produced by combining and using the hardness control method of the rail head portion and the novel patterns obtained by the present inventors.

[Примеры][Examples]

[0081][0081]

Далее будут описаны примеры настоящего изобретения.Next, examples of the present invention will be described.

Таблица 1 показывает химические составы (составы стали) рельсов в примерах настоящего изобретения. В Таблице 1 остаток химического состава представляет собой железо и примеси, и количество элемента, который не добавляется преднамеренно, указывается как «-».Table 1 shows the chemical compositions (steel compositions) of the rails in the examples of the present invention. In Table 1, the remainder of the chemical composition is iron and impurities, and the amount of an element that is not intentionally added is indicated as "-".

Таблица 3 показывает долю перлита (% площади) в поперечном сечении части шейки, минимальное значение (HV) твердости поперечного сечения части шейки, а также разность (HV) между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки. Кроме того, Таблица 3 также показывает результаты усталостных испытаний, выполненных с использованием способа, показанного на Фиг. 2. Когда доля перлита в поперечном сечении части шейки описывается как 90%, доля площади перлитной структуры в поперечном сечении части шейки рельса составляет 90%, и одна, две или более из структуры доэвтектоидного феррита, структуры доэвтектоидного цементита, структуры бейнита и структуры мартенсита смешиваются в небольшом количестве, составляя в целом 10% доли площади.Table 3 shows the proportion of perlite (area %) in the cross section of the neck portion, the minimum value (HV) of the hardness of the cross section of the neck portion, and the difference (HV) between the maximum value and the minimum value of the hardness of the cross section of the neck portion. In addition, Table 3 also shows the results of fatigue tests performed using the method shown in FIG. 2. When the proportion of pearlite in the cross section of the neck part is described as 90%, the area ratio of the pearlite structure in the cross section of the rail neck part is 90%, and one, two or more of the hypereutectoid ferrite structure, hypoeutectoid cementite structure, bainite structure and martensite structure are mixed in a small amount, accounting for a total of 10% of the area share.

[0082][0082]

С другой стороны, Таблица 2 показывает химические составы рельсов в сравнительных примерах. В Таблице 2 остаток химического состава представляет собой железо и примеси, и количество элемента, который не добавляется преднамеренно, указывается как «-».On the other hand, Table 2 shows the chemical compositions of rails in comparative examples. In Table 2, the remainder of the chemical composition is iron and impurities, and the amount of an element that is not intentionally added is indicated as "-".

Таблица 4 показывает долю перлита (% площади) в поперечном сечении части шейки, минимальное значение (HV) твердости поперечного сечения части шейки, а также разность (HV) между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки. Кроме того, Таблица 4 также показывает результаты усталостных испытаний, выполненных с использованием способа, показанного на Фиг. 2. Когда доля перлита в поперечном сечении части шейки описывается как 86%, доля площади перлитной структуры в поперечном сечении части шейки рельса составляет 86%, и одна, две или более из структуры доэвтектоидного феррита, структуры доэвтектоидного цементита, структуры бейнита и структуры мартенсита смешиваются в небольшом количестве, составляя в целом 14% доли площади.Table 4 shows the proportion of perlite (area %) in the cross section of the neck portion, the minimum value (HV) of the hardness of the cross section of the neck portion, and the difference (HV) between the maximum value and the minimum value of the hardness of the cross section of the neck portion. In addition, Table 4 also shows the results of fatigue tests performed using the method shown in FIG. 2. When the proportion of pearlite in the cross section of the neck part is described as 86%, the area ratio of the pearlite structure in the cross section of the rail neck part is 86%, and one, two or more of the hypereutectoid ferrite structure, hypoeutectoid cementite structure, bainite structure and martensite structure are mixed in small numbers, accounting for a total of 14% of the area.

[0083][0083]

В связи с этим, ниже описываются схема процессов производства и производственных условий для рельсов по настоящему изобретению и сравнительных рельсов, показанных в Таблицах 1-4.In this regard, the scheme of manufacturing processes and manufacturing conditions for the rails of the present invention and the comparative rails shown in Tables 1-4 is described below.

[0084][0084]

[Процесс производства рельсов по настоящему изобретению][Manufacturing Process of the Rail of the Present Invention]

Основные условия (прямое контролируемое охлаждение выполняется без охлаждения и повторного нагревания после горячей прокатки)Basic conditions (direct controlled cooling is performed without cooling and reheating after hot rolling)

Расплавленная сталь -> регулирование состава -> разливка (блюм) -> повторное нагревание (1250-1300°C) -> горячая прокатка -> контролируемое охлаждениеMolten steel -> composition control -> casting (bloom) -> reheating (1250-1300°C) -> hot rolling -> controlled cooling

Условия повторного нагреванияReheat Conditions

Расплавленная сталь -> регулирование состава -> разливка -> повторное нагревание -> горячая прокатка -> естественное охлаждение -> повторное нагревание (рельса) -> контролируемое охлаждениеMolten steel -> composition control -> casting -> reheating -> hot rolling -> natural cooling -> reheating (rails) -> controlled cooling

[0085][0085]

В дополнение к этому, схема производственных условий для рельсов настоящего изобретения, перечисленных в Таблицах 1 и 3, показана ниже. Что касается производственных условий для сравнительных рельсов, показанных в Таблицах 2 и 4, Сравнительные примеры D - K были произведены при основных условиях (контролируемое охлаждение после горячей прокатки) для рельсов настоящего изобретения, а Сравнительные примеры А - C были произведены при условиях, в которых одно условие отклонялось от производственных условий для рельсов настоящего изобретения.In addition, a diagram of the production conditions for the rails of the present invention listed in Tables 1 and 3 is shown below. With regard to the production conditions for the comparative rails shown in Tables 2 and 4, Comparative Examples D to K were produced under the basic conditions (controlled cooling after hot rolling) for the rails of the present invention, and Comparative Examples A to C were produced under conditions in which one condition deviated from the production conditions for the rails of the present invention.

[0086][0086]

[Производственные условия для рельсов по настоящему изобретению][Production Conditions for the Rails of the Present Invention]

Основные условия (контролируемое охлаждение после горячей прокатки)Basic conditions (controlled cooling after hot rolling)

Условия горячей прокаткиhot rolling conditions

Контролируемая часть: наружная поверхность части шейки рельсаControlled part: outer surface of the rail neck part

Температура окончательной прокатки: 750-1000°CFinal rolling temperature: 750-1000°C

Условия контролируемого охлажденияControlled Cooling Conditions

Контролируемая часть: наружная поверхность части шейки рельсаControlled part: outer surface of the rail neck part

Средняя скорость охлаждения во время ускоренного охлаждения первой стадии: 0,5-5,0°C/сAverage cooling rate during accelerated cooling of the first stage: 0.5-5.0°C/s

Диапазон температур остановки охлаждения: 580-680°CRefrigeration stop temperature range: 580-680°C

Выдержка температуры: 20-200 с в диапазоне 580-680°C (небольшое ускоренное охлаждение)Temperature hold: 20-200 s in the range of 580-680°C (slightly accelerated cooling)

Средняя скорость охлаждения во время ускоренного охлаждения второй стадии: 2,0-5,0°C/сAverage cooling rate during accelerated cooling of the second stage: 2.0-5.0°C/s

Диапазон температур остановки охлаждения: 500°C или меньшеRefrigeration stop temperature range: 500°C or less

Условия повторного нагревания (контролируемое охлаждение после повторного нагревания)Reheat conditions (controlled cooling after reheat)

Условия нагреванияHeating conditions

Контролируемая часть: наружная поверхность части шейки рельсаControlled part: outer surface of the rail neck part

Температура нагрева 800-1100°CHeating temperature 800-1100°C

Условия контролируемого охлажденияControlled Cooling Conditions

Контролируемая часть: наружная поверхность части шейки рельсаControlled part: outer surface of the rail neck part

Средняя скорость охлаждения во время ускоренного охлаждения первой стадии: 1,0-6,0°C/сAverage cooling rate during accelerated cooling of the first stage: 1.0-6.0°C/s

Диапазон температур остановки охлаждения: 580-680°CRefrigeration stop temperature range: 580-680°C

Выдержка при температуре: 20-200 с в диапазоне 580-680°C Exposure at temperature: 20-200 s in the range of 580-680°C

(небольшое ускоренное охлаждение)(slightly accelerated cooling)

Средняя скорость охлаждения во время ускоренного охлаждения второй стадии: 2,0-5,0°C/сAverage cooling rate during accelerated cooling of the second stage: 2.0-5.0°C/s

Диапазон температур остановки охлаждения: 500°C или меньшеRefrigeration stop temperature range: 500°C or less

[0087][0087]

В связи с этим, детали рельсов по настоящему изобретению и сравнительных рельсов, перечисленных в Таблицах 1-4, показаны ниже.In this regard, the details of the rails of the present invention and the comparative rails listed in Tables 1-4 are shown below.

[0088][0088]

(1) Рельсы по настоящему изобретению (37 образцов)(1) Rails of the present invention (37 samples)

Примеры настоящего изобретения 1-37 представляли собой рельсы, в которых значения химического состава, доля перлита в поперечном сечении части шейки, минимальное значение твердости поперечного сечения части шейки и разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки находились в диапазонах, описанных в настоящем изобретении.Inventive Examples 1 to 37 were rails in which the values of the chemical composition, the proportion of pearlite in the cross section of the neck portion, the minimum hardness value of the cross section of the neck portion, and the difference between the maximum value and the minimum hardness value of the cross section of the neck portion were within the ranges described in the present invention.

Примеры настоящего изобретения 1-18 и 23-37 представляли собой рельсы, произведенные при основных условиях (прямое контролируемое охлаждение выполнялось после горячей прокатки), а Примеры настоящего изобретения 19-22 представляли собой рельсы, произведенные при условиях повторного нагревания.Inventive Examples 1-18 and 23-37 were rails produced under basic conditions (direct controlled cooling was performed after hot rolling), and Inventive Examples 19-22 were rails produced under reheating conditions.

[0089][0089]

(2) Сравнительные рельсы (11 образцов)(2) Comparative rails (11 samples)

Сравнительные примеры А - C (3 образца) представляли собой рельсы, в которых одно из доли перлита в поперечном сечении части шейки, минимального значения твердости поперечного сечения части шейки и разности между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки находилось вне диапазонов, описанных в настоящем изобретении.Comparative Examples A to C (3 samples) were rails in which one of the proportion of pearlite in the cross section of the neck portion, the minimum value of the hardness of the cross section of the neck portion, and the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness of the cross section of the neck portion was outside the ranges described in the present invention.

Что касается условий производства рельса в Сравнительном примере A, средняя скорость охлаждения при ускоренном охлаждении первой стадии составляла 0,2°C/с, а другие условия были такими же, как и для рельсов по настоящему изобретению. Что касается условий производства рельса в Сравнительном примере B, окончательная температура горячей прокатки составляла 700°C, а другие условия были такими же, как и для рельсов по настоящему изобретению. Что касается условий производства рельса в Сравнительном примере C, время выдержки температуры составляло 10 с, а другие условия были такими же, как и для рельсов по настоящему изобретению. В дополнение к этому, все рельсы в Сравнительных примерах А - C подвергались прямому контролируемому охлаждению после горячей прокатки.With regard to the production conditions of the rail in Comparative Example A, the average cooling rate in the accelerated cooling of the first stage was 0.2°C/s, and other conditions were the same as for the rails of the present invention. As for the production conditions of the rail in Comparative Example B, the final hot rolling temperature was 700°C, and other conditions were the same as for the rails of the present invention. As for the production conditions of the rail in Comparative Example C, the temperature holding time was 10 seconds, and other conditions were the same as for the rails of the present invention. In addition, all rails in Comparative Examples A to C were subjected to direct controlled cooling after hot rolling.

Сравнительные примеры D - K (8 образцов) представляли собой рельсы, в которых содержание одного элемента из C, Si, Mn, P и S находилось вне диапазонов, описанных в настоящем изобретении. Все рельсы в Сравнительных примерах D - K подвергались прямому контролируемому охлаждению после горячей прокатки.Comparative examples D - K (8 samples) were rails in which the content of one element of C, Si, Mn, P and S was outside the ranges described in the present invention. All rails in Comparative Examples D-K were subjected to direct controlled cooling after hot rolling.

[0090][0090]

Способ наблюдения структуры в поперечном сечении части шейки рельса описывается ниже.A method for observing the structure in a cross section of a rail neck portion is described below.

[Способ наблюдения структуры в поперечном сечении части шейки рельса][Method of Observing Structure in Cross Section of Rail Neck Part]

Способ наблюденияObservation method

Устройство: оптический микроскопDevice: optical microscope

Сбор образцов для наблюдения: образец вырезался из поперечного сечения в диапазоне±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса (см. Фиг. 5).Collection of samples for observation: the sample was cut from a cross section in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the bottom of the rail and the top of the rail (see Fig. 5).

Предварительная обработка: поперечное сечение полировалось алмазным абразивом со средним размером зерна 1 мкм, после чего выполнялось травление ниталем.Pretreatment: The cross section was polished with diamond abrasive with an average grain size of 1 µm, after which nital etching was performed.

Увеличение наблюдения: 200Observation Increase: 200

Положение наблюденияObservation Position

Положение: положение в 1,0 мм от наружной поверхности части шейки рельса и положение центра толщины части шейкиPosition: position 1.0 mm from the outer surface of the rail neck part and the position of the thickness center of the neck part

Количественное определение структурыStructure quantification

Количество наблюдений: пять или более полей зрения в каждом из положения 1,0 мм от наружной поверхности части шейки рельса и положения центра толщины части шейкиNumber of observations: five or more fields of view at each of the position 1.0 mm from the outer surface of the rail neck part and the position of the thickness center of the neck part

Количественное определение: среднее значение долей площади (всего 10 или более полей зрения) перлита в положении 1,0 мм от наружной поверхности части шейки рельса (четыре или более полей зрения) и в положении центра толщины части шейки (пять или более полей зрения) определялось как доля перлита в металлографической структуре в поперечном сечении части шейки рельса.Quantitative determination: the average value of the area fractions (total 10 or more fields of view) of pearlite at a position of 1.0 mm from the outer surface of the rail neck part (four or more fields of view) and at the position of the center of the thickness of the neck part (five or more fields of view) was determined as the proportion of perlite in the metallographic structure in the cross section of the rail neck part.

[0091][0091]

Способ измерения твердости в поперечном сечении части шейки рельса и условия измерения описаны ниже.The method for measuring the cross-sectional hardness of the rail neck part and the measurement conditions are described below.

[Способ измерения твердости поперечного сечения части шейки рельса, условия измерения и способ определения твердости][Method of measuring the cross-sectional hardness of the rail neck part, measurement conditions and method for determining the hardness]

Устройство и способ измеренияDevice and method of measurement

Устройство: твердомер Виккерса (нагрузка 98 Н)Device: Vickers hardness tester (load 98 N)

Взятие тестового образца для измерения: образец вырезался из поперечного сечения части шейки рельсаTaking a test sample for measurement: the sample was cut from the cross section of the rail neck part

Предварительная обработка: поперечное сечение полировалось алмазными абразивными частицами, имеющими средний размер зерна 1 мкмPretreatment: The cross section was polished with diamond abrasive particles having an average grain size of 1 µm

Способ измерения: твердость измерялась в соответствии со стандартом JIS Z 2244: 2009Measurement Method: Hardness measured according to JIS Z 2244:2009

Положение измеренияMeasurement position

Положение измерения находилось в поперечном сечении в диапазоне ±15 мм в направлении вверх-вниз от средней линии между нижней частью рельса и верхней частью рельса (см. Фиг. 1).The measurement position was in the cross section in the range of ±15 mm in the up-down direction from the center line between the bottom of the rail and the top of the rail (see Fig. 1).

Углубления непрерывно делались в направлении толщины части шейки в ряд с шагом 1,0 мм, при этом исходной точкой непрерывного вдавливания является положение на глубине 1,0 мм от внешней поверхности части шейки, и измерялась твердость. Измерение твердости выполнялось по меньшей мере на пяти линиях.Indentations were continuously made in the thickness direction of the neck portion in a row in 1.0 mm increments, with the starting point of continuous indentation being a position at a depth of 1.0 mm from the outer surface of the neck portion, and the hardness was measured. The hardness measurement was performed on at least five lines.

В связи с этим, для устранения взаимного влияния углублений между линиями измерения предусматривался интервал 1,0 мм или больше.In this regard, in order to eliminate the mutual influence of the depressions between the measurement lines, an interval of 1.0 mm or more was provided.

Способ определения твердостиMethod for determining hardness

Минимальное значение и максимальное значение измеренной твердости определялись как минимальное значение и максимальное значение твердости поперечного сечения шейки рельса.The minimum value and maximum value of the measured hardness were determined as the minimum value and maximum value of the hardness of the cross section of the rail neck.

[0092][0092]

В дополнение к этому, условия усталостных испытаний рельса описаны ниже.In addition to this, the rail fatigue test conditions are described below.

[Усталостные испытания рельса (см. Фиг. 2)][Rail fatigue test (see Fig. 2)]

Метод испытаний: изгиб фактического рельса в трех точках (охватываемая длина: 650 мм)Test method: actual rail bending at three points (spanning length: 650mm)

Режим нагрузки: колебания в диапазоне 2-20 т.Load mode: fluctuations in the range of 2-20 tons.

Частота колебаний приложенной нагрузки: 5 ГцApplied load oscillation frequency: 5 Hz

Положение теста: к части головки рельса прикладывалась эксцентрическая нагрузка. Положение приложения нагрузки было установлено в положение, смещенное на одну треть ширины части головки рельса от центра части головки рельса в направлении ширины рельса (см. Фиг. 2) (напряжение растяжения прикладывалось к части шейки рельса для того, чтобы воспроизвести криволинейный путь).Test position: An eccentric load was applied to the rail head part. The load application position was set to a position offset by one third of the width of the rail head part from the center of the rail head part in the rail width direction (see Fig. 2) (tensile stress was applied to the rail neck part in order to reproduce a curved path).

Измерение напряжения: напряжение измерялось тензометром, присоединенным к части шейки рельсаStress Measurement: Stress was measured with a strain gauge attached to the neck part of the rail

Количество повторений колебаний нагрузки: максимум до 3 миллионов повторений (без инициирования трещины) или до инициирования трещины.Number of repetitions of load fluctuations: up to a maximum of 3 million repetitions (without crack initiation) or until crack initiation.

Определение трещины: тест периодически останавливался, и на поверхности части шейки рельса проводился контроль магнитных частиц для подтверждения наличия или отсутствия трещины на поверхности части шейки рельсаCrack detection: the test was periodically stopped and magnetic particle inspection was carried out on the surface of the rail neck part to confirm the presence or absence of a crack on the surface of the rail neck part

Определение прохождения: рельс, в котором количество повторений колебания нагрузки до возникновения трещины составляло 2 миллиона или больше, или трещина не образовывалась до конца испытания (количество повторений колебания нагрузки составило 3 миллиона), определялся как рельс, имеющий превосходное сопротивление усталостному разрушениюDetermination of passing: a rail in which the number of repetitions of the load swing before the occurrence of a crack was 2 million or more, or the crack did not form until the end of the test (the number of repetitions of the load swing was 3 million) was determined as a rail having excellent fatigue fracture resistance

[0093][0093]

Результаты испытаний оценивались следующим образом.The test results were evaluated as follows.

Приемлемый материалAcceptable material

Оценка S: никаких трещин не появилось вплоть до 3 миллионов повторений в конце теста.Grade S: no cracks appeared up to 3 million repetitions at the end of the test.

Оценка A: количество повторений на момент появления трещины составило 2,5 миллиона или больше и меньше чем 3 миллиона.Grade A: The number of repetitions at the time of the appearance of the crack was 2.5 million or more and less than 3 million.

Оценка В: количество повторений на момент появления трещины составило 2,3 миллиона или больше и меньше чем 2,5 миллиона.Evaluation B: the number of repetitions at the time of the appearance of the crack was 2.3 million or more and less than 2.5 million.

Оценка С: количество повторений на момент появления трещины составило 2 миллиона или больше и меньше чем 2,3 миллиона.Grade C: The number of repetitions at the time of the appearance of the crack was 2 million or more and less than 2.3 million.

Неприемлемый материалUnacceptable material

Оценка X: количество повторений на момент появления трещины составило менее 2 миллионов.Score X: The number of repetitions at the time of the appearance of the crack was less than 2 million.

Результаты оценки примеров настоящего изобретения показаны в Таблице 3, а результаты оценки сравнительных примеров показаны в Таблице 4.The evaluation results of the examples of the present invention are shown in Table 3, and the evaluation results of the comparative examples are shown in Table 4.

[0094][0094]

[Таблица 1][Table 1]

CC SiSi MnMn PP SS CrCr MoMo Coco BB CuCu NiNi VV NbNb TiTi Mgmg CaCa REMREM ZrZr NN AlAl 1one Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 22 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,800.80 0,400.40 1,201.20 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 33 Пример по изобретениюExample according to the invention 1,001.00 0,600.60 0,850.85 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 4four Пример по изобретениюExample according to the invention 1,101.10 1,001.00 0,450.45 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 55 Пример по изобретениюExample according to the invention 1,201.20 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 66 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,750.75 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 77 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 2,002.00 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 8eight Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,100.10 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 99 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 2,002.00 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10ten Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,100.10 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 11eleven Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0250.025 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1212 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0250.025 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1313 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 14fourteen Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 15fifteen Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1616 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1717 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 18eighteen Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1919 Пример по изобретениюExample according to the invention 1,001.00 0,600.60 0,850.85 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20twenty Пример по изобретениюExample according to the invention 1,001.00 0,600.60 0,850.85 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2121 Пример по изобретениюExample according to the invention 1,001.00 0,600.60 0,850.85 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2222 Пример по изобретениюExample according to the invention 1,001.00 0,600.60 0,850.85 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2323 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 2,002.00 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2424 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- 0,500.50 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2525 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- 1,001.00 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2626 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- 0,00500.0050 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2727 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- 1,001.00 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2828 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- 1,001.00 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2929 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- 0,5000.500 -- -- -- -- -- -- -- -- 30thirty Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- 0,0500.050 -- -- -- -- -- -- -- 3131 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- 0,0500.050 -- -- -- -- -- -- 3232 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0,0200.020 -- -- -- -- -- 3333 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0,0200.020 -- -- -- -- 3434 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0,0500.050 -- -- -- 3535 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0,0200.020 -- -- 3636 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0,0200.020 -- 3737 Пример по изобретениюExample according to the invention 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1,0001,000

[0095][0095]

[Таблица 2][Table 2]

CC SiSi MnMn PP SS CrCr MoMo Coco BB CuCu NiNi VV NbNb TiTi Mgmg CaCa REMREM ZrZr NN AlAl AA Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- BB Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- CC Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- DD Сравнительный примерComparative Example 1,241.24 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- EE Сравнительный примерComparative Example 0,710.71 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- FF Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 2,042.04 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- GG Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 0,060.06 0,700.70 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- HH Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 0,500.50 2,042.04 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- II Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 0,500.50 0,060.06 0,0150.015 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- JJ Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0300.030 0,0120.012 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- KK Сравнительный примерComparative Example 0,900.90 0,500.50 0,700.70 0,0150.015 0,0290.029 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

[0096][0096]

[Таблица 3][Table 3]

Доля перлита в поперечном сечении части шейки (%)The proportion of pearlite in the cross section of the neck (%) Минимальное значение твердости в поперечном сечении части шейки (HV)Minimum value of hardness in the cross section of the neck part (HV) Разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки (HV)Difference between the maximum value and the minimum value of the hardness of the cross section of the neck part (HV) Оценка свойства усталостного поврежденияFatigue Damage Property Evaluation 1one 9696 350350 3232 BB 22 9696 320320 3232 BB 33 9595 370370 3333 BB 4four 9595 380380 3434 BB 55 9393 430430 3636 CC 66 9292 340340 3636 CC 77 9292 410410 3737 CC 8eight 9292 340340 3838 CC 99 9191 440440 3939 CC 10ten 9292 340340 3737 CC 11eleven 9696 345345 3939 CC 1212 9696 345345 3737 CC 1313 9090 345345 3636 CC 14fourteen 9696 300300 3232 CC 15fifteen 9696 355355 4040 CC 1616 9696 345345 20twenty SS 1717 9696 340340 15fifteen SS 18eighteen 9696 340340 10ten SS 1919 9595 370370 3333 BB 20twenty 9595 365365 18eighteen SS 2121 9595 360360 1313 SS 2222 9595 360360 10ten SS 2323 9696 440440 1919 SS 2424 9696 420420 2525 AA 2525 9696 360360 2828 AA 2626 9696 340340 15fifteen SS 2727 9696 410410 2727 AA 2828 9696 395395 2424 AA 2929 9696 375375 2727 AA 30thirty 9696 380380 2525 AA 3131 9696 400400 2626 AA 3232 9797 350350 1313 SS 3333 9999 355355 1616 SS 3434 9696 345345 2828 AA 3535 9898 360360 1717 SS 3636 9898 360360 1616 SS 3737 9898 380380 2323 AA

[0097][0097]

[Таблица 4][Table 4]

Доля перлита в поперечном сечении части шейки (%)The proportion of pearlite in the cross section of the neck (%) Минимальное значение твердости в поперечном сечении части шейки (HV)Minimum value of hardness in the cross section of the neck part (HV) Разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки (HV)Difference between the maximum value and the minimum value of the hardness of the cross section of the neck part (HV) Оценка свойства усталостного поврежденияFatigue Damage Property Evaluation AA 8686 280280 50fifty XX BB 9696 295295 3131 XX CC 9696 345345 4545 XX DD 8080 350350 50fifty XX EE 8585 270270 4848 XX FF 7575 480480 7070 XX GG 8585 320320 5555 XX HH 7878 460460 8585 XX II 8585 285285 50fifty XX JJ 9696 370370 4848 XX KK 9696 345345 4545 XX

[0098][0098]

Как показано в Таблицах 1-4, рельсы по настоящему изобретению (Примеры по изобретению 1-37) были оценены как рельсы, в которых подавлено появление усталостного повреждения в части шейки, и которые имеют превосходную стойкость к усталостному разрушению.As shown in Tables 1 to 4, the rails of the present invention (Invention Examples 1 to 37) were evaluated as rails in which occurrence of fatigue damage in the neck portion is suppressed and excellent in fatigue fracture resistance.

В частности, в рельсах по настоящему изобретению (Примеры по изобретению 1-12) содержание C, Si, Mn, P и S в стали было более благоприятным в ограниченных диапазонах, а доля перлита в поперечном сечении части шейки, минимальное значение твердости поперечного сечения части шейки и разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки дополнительно контролировались по сравнению со сравнительными рельсами (Сравнительные примеры D - K), так что усталостная прочность части шейки рельса была улучшена, и стойкость рельса к усталостному повреждению была улучшена.In particular, in the rails of the present invention (Invention Examples 1-12), the content of C, Si, Mn, P and S in the steel was more favorable in limited ranges, and the proportion of pearlite in the cross section of the neck part, the minimum hardness value of the cross section of the part The neck portion and the difference between the maximum value and the minimum value of the cross-sectional hardness of the neck portion were further controlled compared to comparative rails (Comparative Examples D to K), so that the fatigue strength of the rail neck portion was improved and the fatigue damage resistance of the rail was improved.

Кроме того, в рельсах по настоящему изобретению (Примеры по изобретению 13-22) по сравнению со сравнительными рельсами (Сравнительные примеры А - C) условиями горячей прокатки и условиями термической обработки части шейки рельса управляли более подходящим образом для управления долей перлита в поперечном сечении части шейки, минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки и разностью между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки, так что усталостная прочность части шейки рельса была улучшена, и стойкость рельса к усталостному повреждению была улучшена.In addition, in the rails of the present invention (Inventive Examples 13 to 22), compared with the comparative rails (Comparative Examples A to C), the hot rolling conditions and the heat treatment conditions of the rail neck portion were controlled more appropriately to control the proportion of pearlite in the cross section of the rail neck portion. of the neck portion, the minimum hardness value of the cross section of the neck portion, and the difference between the maximum value and the minimum hardness value of the cross section of the neck portion, so that the fatigue strength of the neck portion of the rail has been improved, and the fatigue damage resistance of the rail has been improved.

В дополнение к этому, в рельсах по настоящему изобретению (Примеры по изобретению 16-18 и 20-22) условиями контролируемого охлаждения для части шейки рельса дополнительно управляли подходящим образом так, чтобы дополнительно уменьшить разность между максимальным значением и минимальным значением твердости поперечного сечения части шейки. В результате усталостная прочность части шейки рельса была улучшена, и стойкость рельса к усталостному повреждению была дополнительно улучшена.In addition, in the rails of the present invention (Invention Examples 16-18 and 20-22), the controlled cooling conditions for the rail neck portion were further suitably controlled so as to further reduce the difference between the maximum value and the minimum hardness value of the cross section of the neck portion. . As a result, the fatigue strength of the rail neck portion was improved, and the fatigue damage resistance of the rail was further improved.

[0099][0099]

С другой стороны, в рельсах в Сравнительных примерах А - K одно или более из химического состава, металлографической структуры в поперечном сечении части шейки рельса, минимального значения твердости в поперечном сечении части шейки рельса и разности между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса были неподходящими, и стойкость к усталостному повреждению была ухудшена.On the other hand, in the rails in Comparative Examples A to K, one or more of the chemical composition, the metallographic structure in the cross section of the rail neck part, the minimum hardness value in the cross section of the rail neck part, and the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck part rail necks were inadequate and fatigue damage resistance was degraded.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

[0100][0100]

В соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен рельс, в котором регулируются состав рельсовой стали и металлографическая структура части шейки рельса, а также минимальное значение твердости части шейки рельса и разность между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса подавляются, так что концентрация напряжений в поперечном сечении части шейки рельса подавляется, и стойкость к усталостному повреждению, требуемая для части шейки рельса, используемого в криволинейных путях грузовых железных дорог, является превосходной.According to the present invention, a rail can be provided in which the composition of the rail steel and the metallographic structure of the rail neck part, and the minimum hardness value of the rail neck part and the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck part are suppressed, so that the stress concentration in the cross section of the rail neck portion is suppressed, and the fatigue damage resistance required for the rail neck portion used in the curved tracks of freight railways is excellent.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙBRIEF DESCRIPTION OF REFERENCE SYMBOLS

[0101][0101]

1: Часть шейки рельса1: Part of the rail neck

2: Часть головки рельса2: Rail head part

3: Часть подошвы рельса.3: Part of the sole of the rail.

Claims (44)

1. Рельс, содержащий состав стали, включающий, в мас.%:1. Rail containing the composition of steel, including, in wt.%: C: 0,75-1,20;C: 0.75-1.20; Si: 0,10-2,00;Si: 0.10-2.00; Mn: 0,10-2,00;Mn: 0.10-2.00; Cr: 0-2,00;Cr: 0-2.00; Mo: 0-0,50;Mo: 0-0.50; Co: 0-1,00;Co: 0-1.00; B: 0-0,0050;B: 0-0.0050; Cu: 0-1,00;Cu: 0-1.00; Ni: 0-1,00;Ni: 0-1.00; V: 0-0,50;V: 0-0.50; Nb: 0-0,050;Nb: 0-0.050; Ti: 0-0,0500;Ti: 0-0.0500; Mg: 0-0,0200;Mg: 0-0.0200; Ca: 0-0,0200;Ca: 0-0.0200; REM: 0-0,0500;REM: 0-0.0500; Zr: 0-0,0200;Zr: 0-0.0200; N: 0-0,0200;N: 0-0.0200; Al: 0-1,00;Al: 0-1.00; P: 0,0250 или меньше;P: 0.0250 or less; S: 0,0250 или меньше; иS: 0.0250 or less; and остаток из железа и примесей,residue from iron and impurities, в котором 90% площади или больше металлографической структуры в поперечном сечении части шейки рельса являются структурой перлита,in which 90% of the area or more of the metallographic structure in the cross section of the rail neck part is a pearlite structure, минимальное значение твердости в поперечном сечении части шейки рельса составляет 300 или больше HV, the minimum hardness value in the cross section of the rail neck part is 300 or more HV, разность между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса составляет 40 или меньше HV, the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck part is 40 or less HV, причем указанное поперечное сечение части шейки рельса представляет область в диапазоне +/-15 мм в направлении вверх-вниз рельса от средней линии между верхней частью рельса и нижней частью рельса, moreover, the specified cross-section of the rail neck part represents an area in the range of +/-15 mm in the up-down direction of the rail from the center line between the upper part of the rail and the lower part of the rail, причем упомянутая твердость измерена твердомером Виккерса с нагрузкой 98 Н, при этом углубления непрерывно выполнялись в направлении толщины части шейки рельса в ряд с шагом 1,0 мм, при этом исходной точкой непрерывного вдавливания является положение на глубине 1,0 мм от внешней поверхности части шейки рельса, причем измерение твердости выполнялось по меньшей мере на пяти линиях.wherein said hardness was measured with a Vickers hardness tester with a load of 98 N, while the recesses were continuously made in the direction of the thickness of the rail neck part in a row with a step of 1.0 mm, while the starting point of continuous indentation is the position at a depth of 1.0 mm from the outer surface of the neck part rail, and the hardness measurement was performed on at least five lines. 2. Рельс по п. 1, в котором разность между максимальным значением и минимальным значением твердости в поперечном сечении части шейки рельса составляет 20 или меньше HV.2. The rail according to claim 1, wherein the difference between the maximum value and the minimum hardness value in the cross section of the rail neck portion is 20 HV or less. 3. Рельс по п. 1 или 2, в котором состав стали включает, в мас.%, один, два или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из:3. The rail according to claim. 1 or 2, in which the composition of the steel includes, in wt.%, one, two or more elements selected from the group consisting of: Cr: 0,01-2,00;Cr: 0.01-2.00; Mo: 0,01-0,50;Mo: 0.01-0.50; Co: 0,01-1,00;Co: 0.01-1.00; B: 0,0001-0,0050;B: 0.0001-0.0050; Cu: 0,01-1,00;Cu: 0.01-1.00; Ni: 0,01-1,00;Ni: 0.01-1.00; V: 0,005-0,50;V: 0.005-0.50; Nb: 0,0010-0,050;Nb: 0.0010-0.050; Ti: 0,0030-0,0500;Ti: 0.0030-0.0500; Mg: 0,0005-0,0200;Mg: 0.0005-0.0200; Ca: 0,0005-0,0200;Ca: 0.0005-0.0200; REM: 0,0005-0,0500;REM: 0.0005-0.0500; Zr: 0,0001-0,0200;Zr: 0.0001-0.0200; N: 0,0060-0,0200; иN: 0.0060-0.0200; and Al: 0,0100-1,00.Al: 0.0100-1.00.
RU2021126575A 2019-03-15 2020-03-02 Rail RU2780617C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-048809 2019-03-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780617C1 true RU2780617C1 (en) 2022-09-28

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94019951A (en) * 1992-07-15 1996-04-10 Фоест-Альпине Шинен ГмбХ (AT) Method of thermal treatment of rails
RU2058997C1 (en) * 1992-01-29 1996-04-27 Алексей Иванович Кармазин Method of heat treatment of rails
JP2004162106A (en) * 2002-11-12 2004-06-10 Nippon Steel Corp Method for producing high carbon steel rail
JP2004211194A (en) * 2002-11-12 2004-07-29 Nippon Steel Corp Method of heat-treatment for high carbon steel rail
RU2280700C1 (en) * 2005-01-11 2006-07-27 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Method of heat treatment of rails
RU2283353C1 (en) * 2005-02-14 2006-09-10 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Method of heat treatment of rails
RU2470080C1 (en) * 2009-03-27 2012-12-20 Ниппон Стил Корпорейшн Device and method of rail welding area cooling
RU2683403C2 (en) * 2012-11-15 2019-03-28 Арселормитталь Инвестигасьон И Десарролло С.Л. Method of producing high-strengthening steel valve rails

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058997C1 (en) * 1992-01-29 1996-04-27 Алексей Иванович Кармазин Method of heat treatment of rails
RU94019951A (en) * 1992-07-15 1996-04-10 Фоест-Альпине Шинен ГмбХ (AT) Method of thermal treatment of rails
JP2004162106A (en) * 2002-11-12 2004-06-10 Nippon Steel Corp Method for producing high carbon steel rail
JP2004211194A (en) * 2002-11-12 2004-07-29 Nippon Steel Corp Method of heat-treatment for high carbon steel rail
RU2280700C1 (en) * 2005-01-11 2006-07-27 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Method of heat treatment of rails
RU2283353C1 (en) * 2005-02-14 2006-09-10 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Method of heat treatment of rails
RU2470080C1 (en) * 2009-03-27 2012-12-20 Ниппон Стил Корпорейшн Device and method of rail welding area cooling
RU2683403C2 (en) * 2012-11-15 2019-03-28 Арселормитталь Инвестигасьон И Десарролло С.Л. Method of producing high-strengthening steel valve rails

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ Р 51685-2013, Рельсы железнодорожные, М., Стандартинформ, 2014, с.9 табл. 6, с.86-87 табл. Л.1. ГОСТ Р 51045-97, Рельсы железнодорожные типов РП50, РП65 и РП75 для путей промышленного железнодорожного транспорта, М., ГОССТАНДАРТ РОССИИ, 1997, с.8-9 табл. 2. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2485201C2 (en) Rails from pearlite steel with excellent wear resistance and impact strength
KR101421368B1 (en) Steel rail and production method thereof
RU2476617C1 (en) Pearlite rails
RU2461639C1 (en) Rail with perlite structure that features high resistance to abrasion and impact resistance
US10047411B2 (en) Rail
EP1493831A1 (en) Pealite based rail excellent in wear resistance and ductility and method for production thereof
KR20130133035A (en) Abrasion-resistant steel sheet exhibiting excellent resistance to stress corrosion cracking, and method for producing same
RU2764892C1 (en) Rail and rail production method
JP5493950B2 (en) Manufacturing method of pearlite rail with excellent wear resistance
US20230193438A1 (en) Welded rail
WO2015182743A1 (en) Rail and production method therefor
EP3988677A1 (en) Rail and manufacturing method therefor
JP2003293086A (en) Pearlitic rail having excellent wear resistance and ductility
WO2017200096A1 (en) Rail
AU2020240203B2 (en) Rail
RU2780617C1 (en) Rail
JP6631403B2 (en) Rails with excellent wear resistance and toughness
JP2017088929A (en) Rail excellent in abrasion resistance